MISKOLCI EGYETEM

GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR

ANYAGSZERKEZETTANI ÉS

ANYAGTECHNOLÓGIAI INTÉZET

ELLENÁLLÁS DUDORHEGESZTÉS

ALKALMAZHATÓSÁGÁNAK ELEMZÉSE AZ

AGGREGÁT GYÁRTÁSBAN

SZAKDOLGOZAT

Muhari Dávid

Neptun kód: XW4WCG

5130 Jászapáti

Kinizsi utca 5/a.

TARTALOMJEGYZÉK

BEVEZETÉS ............................................................................................................. 1

1. AZ ELLENÁLLÁS-HEGESZTÉSRŐL ÁLTALÁNOSAN ............................................... 2

1.1. Az ellenállás-hegesztések rendszerezése .............................................. 2

1.2. Az ellenállás-hegesztés hőforrása ......................................................... 4

1.2.1. A vezetők belső ellenállása ....................................................... 5

1.2.2. Az érintkezési, illetve átmeneti ellenállás ................................ 6

1.3. Felülettisztítás ....................................................................................... 8

1.4. A sajtolóerő szerepe az ellenállás-hegesztésben ................................... 8

1.5. Védelem a levegő gázaival szemben .................................................... 9

2. A DUDORHEGESZTÉSRŐL ÁLTALÁNOSAN .......................................................... 10

2.1. Kötéskialakítások ................................................................................ 11

2.1.1. Kötéskialakítás mesterséges dudorokkal ................................ 11

2.1.2. Kötéskialakítás természetes dudorokkal ................................. 14

2.2. A dudorhegesztés technológiai paraméterei ....................................... 17

2.3. Anyagok dudorhegeszthetősége.......................................................... 21

2.4. A dudorhegesztett kötés minősége ..................................................... 23

2.5. A dudorhegesztés berendezései .......................................................... 27

2.6. A dudorhegesztés főbb előnyei és korlátai ......................................... 28

2.7. Az ellenállás-hegesztés és a VFI eljárás összehasonlítása ................. 29

3. CSÖVEK MERŐLEGES ÉS PÁRHUZAMOS DUDORHEGESZTÉSÉNEK LEHETŐSÉGEI A

DOMETIC ZRT-NÉL ........................................................................................... 31

4. AZ ELLENÁLLÁS-HEGESZTÉSI KÍSÉRLETEK ISMERTETÉSE ................................. 38

4.1. Az előgyártmányok elkészítésének nyomon követése, vizsgálata ..... 38

4.1.1. Az elpárologtató cső legyártása, ellenőrzése ........................ 38

4.1.2. Az ammónia cső legyártása, ellenőrzése .............................. 40

4.2. Munkadarabok összehasonlítása a gyártmányrajzzal mérések útján .. 42

4.2.1. Az elpárologtató cső esetében .............................................. 42

4.2.2. Az ammónia cső esetében ..................................................... 43

4.3. A hegesztési kísérletek elvégzése ....................................................... 45

4.3.1. A merőleges kötések elkészítése .......................................... 45

4.3.2. A párhuzamos kötések elkészítése ....................................... 46

4.4. Az ammónia cső és az elpárologtató cső merőleges kötésének további

vizsgálata ............................................................................................. 46

5. A TECHNOLÓGIAI PARAMÉTEREK MEGHATÁROZÁSA ........................................ 51

6. A KRITIKUS MÉRETEK TŰRÉSEINEK MEGHATÁROZÁSA ..................................... 54

7. JAVASLATOK A KÖTÉS VIZUÁLIS ÉRTÉKELÉSÉRE, ÉS SZÚRÓPRÓBASZERŰ

RONCSOLÁSOS ELLENŐRZÉSÉRE ....................................................................... 58

ÖSSZEFOGLALÁS .................................................................................................. 60

SUMMARY ............................................................................................................ 61

IRODALOMJEGYZÉK .............................................................................................. 62

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS ...................................................................................... 64

- 1 -

BEVEZETÉS

Az ipar számos területén széleskörűen alkalmazzák az ellenállás-hegesztések

csoportjába tartozó dudorhegesztő eljárást. Ennek oka leginkább a könnyű

gépesíthetőségben, automatizálhatóságban, termelékenységben, illetve a jól

reprodukálható, kiváló minőségű kötések létrehozásának lehetőségében keresendő.

Azonban a technológiának vannak korlátai is, amelyek gátat szabnak

alkalmazhatóságának.

Többnyire az itt felsorolt előnyei miatt tervezi a dudorhegesztés bevezetését

bizonyos alkatrészek gyártása esetében a Dometic Zrt. is. A Dometic vállalat

Jászberényi telephelyét 2001-ben hozta létre Dometic Hűtőgépgyártó és Kereskedelmi

Zrt. néven, amely túlnyomórészt kisebb méretű beépített hűtőszekrények gyártásával és

értékesítésével foglalkozik. Egyaránt gyártanak kompressziós és abszorpciós elven

működő hűtőszekrényeket is. Az abszorpciós elven működőkben található hőcserélőket,

más néven aggregátokat eddig védőgázos fogyóelektródás ívhegesztő és lánghegesztő

eljárások segítségével gyártották. A lánghegesztés napjainkban már nagyon kiszorult az

iparból, mivel rendkívül kis termelékenységgel közepes vagy gyenge minőségű varratok

készíthetők vele. A VFI eljárásváltozatok pedig jelentősen költségesebbek az ellenállás-

hegesztésnél. Ezért ahol csak lehet, szeretnének áttérni az ellenállás dudorhegesztésre.

A szakdolgozatom célja, hogy megvizsgáljam néhány, a Dometic Zrt. által

előállított termékekben előforduló kötés esetében az ellenállás-dudorhegesztési

technológia alkalmazhatóságát, illetve megállapítsam alkalmazhatóságának feltételeit.

- 2 -

1. AZ ELLENÁLLÁS-HEGESZTÉSRŐL ÁLTALÁNOSAN

Az ellenállás-hegesztések a folyékony fázisú sajtolóhegesztések csoportjába

tartoznak. Ez azt jelenti, hogy ezen hegesztőeljárások során az összehegesztendő

elemekkel közölt hőmennyiségnek köszönhetően – a legtöbb ellenállás-hegesztő

eljárásnál – helyileg megömlesztjük az alapanyagokat, ugyanakkor bizonyos mértékű

sajtolóerőt is alkalmazunk, amely elengedhetetlen a megfelelő minőségű kötések

létrehozásához. Ellenállás-hegesztés során jellemzően autogén módon, vagyis

hozaganyag használata nélkül történik a hegesztés. [1][2]

1.1. Az ellenállás-hegesztések rendszerezése

Az ellenállás-hegesztő eljárások csoportosításának szabványos rendszerezését az

MSZ EN ISO 4063:2000 szabvány tartalmazza. Ezen eljárások nagyfokú elterjedtsége

abból is látható, hogy ebben a szabványban a sajtolóhegesztések csoportjából kivéve

különálló kategóriába sorolták.

2 – Ellenállás-hegesztések

21 – Ponthegesztés

211 – Egyoldali (indirekt) ponthegesztés

212 – Kétoldali (direkt) ponthegesztés

22 – Vonalhegesztés

221 – Átlapolt vonalhegesztés

222 – Tompavarratos vonalhegesztés

225 – Fóliás tompavarratos vonalhegesztés

226 – Fóliás átlapolt vonalhegesztés

23 – Dudorhegesztés

231 – Egyoldali (indirekt) dudorhegesztés

232 – Kétoldali (direkt) dudorhegesztés

24 – Leolvasztó tompahegesztés

241 – Előmelegítéses leolvasztó tompahegesztés

242 – Előmelegítés nélküli leolvasztó tompahegesztés

- 3 -

25 – Zömítő tompahegesztés

29 – Egyéb ellenállás-hegesztő eljárások

291 – Nagyfrekvenciás ellenállás-hegesztés

Egyszerűbb és szemléletesebb csoportosítási mód a termékgeometria szerinti

felosztás. Fontos azonban megjegyezni, hogy bizonyos geometriájú elemeket többféle

ellenállás-hegesztő eljárással is össze lehet hegeszteni, mint például átlapolt helyzetű

lemezkötést meg lehet valósítani ponthegesztéssel és dudorhegesztéssel is. Az 1. ábra

az ellenállás-hegesztések ilyen módon való csoportosítását mutatja be. [1]

1. ábra: Ellenállás-hegesztések geometriai osztályozása [1]

Az ábrán az alábbi változatok láthatók: a) átlapolt lemezkötés b) tompa lemezkötés c)

tompa rúdkötés d) tompa csőkötés e) rúd/cső keresztkötése, az Fs az alkalmazott

sajtolóerő irányát mutatja.

- 4 -

1.2. Az ellenállás-hegesztés hőforrása

Az ellenállás-hegesztő eljárások során a hegesztéshez szükséges hőmennyiséget a

munkadarabon átfolyó elektromos áram segítségével biztosítjuk. Ezt elérhetjük az

összekötendő elemek közvetlen áramkörbe kötésével, vagy indukciós elven az anyagban

indukált elektromos áram segítségével. Az előbbi megoldást jóval gyakrabban

alkalmazzák, ezért a továbbiakban azt a változatot részletezem. A munkadarabokon

átvezetett áram hatására az anyagok elektromos ellenállásának köszönhetően hő fejlődik

az elemekben. [2]

A Joule-Lenz törvény értelmében a szilárd fázisú villamos vezetőn a rajta átfolyó

áram hatására

𝐸𝑅 = ∫ 𝐼(𝑡)2𝑡ℎ

𝑡=0∙ 𝑅(𝑡) ∙ 𝑑𝑡, (1)

mennyiségű energia fejlődik. [1][2]

Ahol: ER: [J] a villamos ellenálláson fejlődő energia, I: [A] az ellenálláson átfolyó

áram erőssége, R: [Ω] az ellenállás nagysága, t: [s] idő, th: [s] hevítési idő.

Ebből az összefüggésből jól látszik, hogy adott fajlagos ellenállású és geometriájú

munkadarabon fejlődött hő mennyisége a rajta átfolyó kA nagyságrendű áram

erősségétől és a periódusban mért hegesztési időtől függ. Bármelyik paraméter

változtatása ugyanazt eredményezi hőbevitel szempontjából. Ez fontos körülmény a

hegesztőeljárás paramétereinek megválasztása során, ugyanis ennek köszönhetően

ellenállás-hegesztésnél megkülönböztethetünk kemény, illetve lágy munkarendet.

Előbbinél nagy áramerősséget és rövid hegesztési időt, utóbbinál kisebb áramerősséget

és hosszabb időt alkalmaznak. Azonban más szempontokat is figyelembe kell venni.

Bizonyos anyagtípusok, mint például az alumínium csak kemény munkarenddel, más

anyagfajták pedig csak lágy munkarenddel hegeszthetők, ilyenek az edződésre hajlamos

anyagok. Továbbá előfordul, hogy azért kell lágy munkarendet alkalmazni, mert a

rendelkezésre álló hegesztő berendezés nem alkalmas a kemény munkarend

megvalósítására. [2][3]

- 5 -

Tehát ellenállás-hegesztés során az ellenállásokon fejlődött hőmennyiséget

hasznosítjuk. A folyamat szempontjából releváns ellenállás alapvetően kétféle lehet. Az

egyik, amit már fentebb említettem az anyagok belső ellenállása, a másik pedig az

úgynevezett érintkezési ellenállás. A továbbiakban ezen kétféle ellenállást fogom

részletezni. [3]

1.2.1. A vezetők belső ellenállása

Ahogyan azt már fentebb is említettem, a hegesztési folyamat során keletkező

hőmennyiség jelentősen függ a hegesztendő anyag fajlagos ellenállásától. A fémek

villamos ellenállása pedig a szabad elektronok számának függvénye, illetve, hogy ezek

az elektronok milyen mozgási lehetőségekkel rendelkeznek. Ebből adódik, hogy a

különböző fémek fajlagos ellenállása eltérő. A következő táblázat néhány – a hegesztési

gyakorlatban jelentős szerepet játszó – fém villamos ellenállását mutatja be

szobahőmérsékleten. [2]

1. táblázat: Különböző fémek fajlagos ellenállása szobahőmérsékleten (20 °C) [1]

Fém(ötvözet) Rendszám Fajlagos ellenállás, µΩ∙mm

Vas 26 0,90…1,00

Alumínium 13 0,27…0,28

Réz 29 0,17…0,18

Nikkel 28 0,74…0,90

Ötvözetlen szerkezeti acél - 1,20…1,50

Austenites CrNi acél - 7,00…7,50

NiCr ellenállásötvözet - 10,0…11,0

Azonban a fémek fajlagos ellenállása a hőmérséklet függvényében változik. Minél

nagyobb a hőmérséklet, annál nagyobb a fajlagos ellenállás is. A fajlagos ellenállás

hőmérsékletfüggése az alábbi képlettel írható föl. [2]

𝜌𝑇 = 𝜌0 ∙ (1 + 𝛽1 ∙ 𝑇 + 𝛽2 ∙ 𝑇2) (2)

Ahol: ρT: [Ωmm] a fajlagos ellenállás T hőmérsékleten, ρ0: [Ωmm] a fajlagos

ellenállás szobahőmérsékleten, β1, β2: a fajlagos ellenállás hőmérséklettényezői, T: [°C]

hőmérséklet.

- 6 -

Léteznek olyan fémötvözetek is, amelyek ellenállása alig változik a hőmérséklet

növelésének hatására, de az ellenkezője sokkal gyakoribb. A 2. ábrán ausztenites és

ferrit-perlites acél fajlagos ellenállásának hőmérsékletfüggése figyelhető meg.

2. ábra: A belső ellenállás hőmérsékletfüggése [2]

A fentebb definiált ’ρ’ fajlagos ellenállású és ismert geometriával (’l’ hossz, ’A’

keresztmetszet) rendelkező villamos vezető ellenállása könnyen meghatározható. [2]

𝑅 = 𝜌 ∙𝑙

𝐴 , (3)

Ahol: ρ: [Ωmm] a vezető anyagának fajlagos ellenállása, l: [mm] a vezető hossza,

A: [mm2] a vezető keresztmetszete.

Ennek értelmében adott vezető ellenállása egyenesen arányos a vezető hosszával,

és fordítottan arányos annak keresztmetszetével.

1.2.2. Az érintkezési, illetve átmeneti ellenállás

Az összehegeszteni kívánt munkadarabokat meghatározott sajtolóerővel

összeszorítjuk, így közöttük érintkezési felület jön létre. Villamos áramot vezetve át

rajtuk, ezen a felületen feszültségesést tapasztalunk. Ez az ellenállás rendkívül fontos a

hegesztés szempontjából, mivel ennek köszönhetően pontosan ott fejlődik hő, ahol a két

elemet össze akarjuk hegeszteni. Az érintkezési ellenállás körülményektől függően jóval

szélesebb tartományban változhat, mint a belső ellenállás. Az átmeneti ellenállás

- 7 -

nagyságát befolyásoló tényezők adott anyagpárosítás esetén többek között az érintkező

felületek érdessége, a felületeket összenyomó sajtolóerő (a felületi egyenetlenségeket

képlékenyalakítás útján megszüntetni képes terhelés jelenléte), a hőmérséklet, valamint

a felületek szennyezettségének jellege és mértéke. A 3. ábrán a hőmérséklet és a

felületeket összenyomó erő érintkezési ellenállásra gyakorolt hatását lehet megfigyelni.

[1][2][3]

3. ábra: Érintkezési ellenállás sajtolóerő és hőmérséklet függése [2]

Világosan látszik, hogy az erő és a hőmérséklet növelésével is jelentősen csökken az

érintkezési ellenállás. Az anyagok összeolvadásával az átmeneti ellenállás megszűnik.

A felületi szennyeződés jelenléte nagy mértékben növeli az ellenállást, és ezzel együtt a

kialakult varrat tulajdonságait változtatja. Tehát a jó reprodukálhatóság érdekében

elengedhetetlen a felületi szennyeződések eltávolítása. Értelemszerűen a munkadarab és

az elektród érintkezésénél is fellép az átmeneti ellenállás, ennek hatása viszont rendkívül

káros. Mivel, ha túl nagy mértékű, akkor akár a munkadarab és az elektród

összehegedését is eredményezheti. [1][4]

- 8 -

1.3. Felülettisztítás

Az összehegeszteni kívánt elemek felületei sohasem fémtiszták. Azonban – ahogy

azt az előző fejezetben is említettem – a megfelelően egyenletes kötésminőség, és a jó

reprodukálhatóság miatt gyakran szükség lehet felülettisztító eljárás beiktatására. [1]

A felületi szennyeződések leggyakoribb megjelenési formái: mechanikai

(szervetlen) szennyeződések, nedvesség (víz), szerves szennyeződések (zsír, olaj),

forgácsolási, alakítási műveletek során alkalmazott hűtő-kenő folyadékok,

vegyületszennyeződések (rozsda, reve), adszorbeált felületi gázok. Ezeket a felületi

szennyeződéseket eltávolíthatjuk a hegesztési folyamat előtt, vagy magában a hegesztési

folyamatban, illetve viszonylag gyakran előfordul ennek a kettőnek a kombinációja. A

hegesztés előtti szennyeződés eltávolítást fizikai vagy kémiai úton végzik. Hátránya,

hogy a hegesztésig újra beszennyeződhet a felület, valamint a vegyi módszerek

rendkívül környezetszennyezők. A legjobb minőséget a sajtolóhegesztés kezdeti

fázisában végzett tisztítás jelenti, azonban ez meglehetősen költséges. Ezért találták ki

az előbbi két megoldás kombinációját, ahol a nagyobb szennyeződéseket előzetesen

távolítják el, a végső tisztítást pedig a hegesztési folyamaton belül végzik, így ötvözve

mindkét módszer előnyeit. [1]

Vannak olyan eljárások (pl. leolvasztó tompahegesztés) amelyeknél a hegesztési

folyamat során végbemenő nagymértékű képlékenyalakítás a szennyezett réteget el

tudja távolítani. Ez rendkívül előnyös, mivel így nincs szükség külön tisztítási

műveletre. Azonban a legtöbb eljárásváltozatnál a képlékenyalakítás mértéke nem

elegendő a szennyeződések megfelelő eltávolításához. [1]

1.4. A sajtolóerő szerepe az ellenállás-hegesztésben

Minden ellenállás-hegesztő eljárás során alkalmazunk valamekkora mértékű

sajtolóerőt. Ennek legfontosabb szerepe a hegesztési folyamat kezdetén az

összehegesztendő felületek közötti megfelelő kontaktus létrehozása képlékeny

deformáció révén, egyúttal kiszorítva a káros gázokat a felületek közül, amivel

mechanikai védelmet nyújt a levegő gázaival szemben. Valamint felülettisztítási

- 9 -

feladatokat is elláthat, amennyiben megfelelő mértékű deformáció megy végbe. A

kívánt villamos érintkezés létrehozása a felületek közötti átmeneti ellenállások

szabályozása miatt rendkívül fontos. A túl nagy kezdeti átmeneti ellenállás, illetve annak

későbbi túl gyors csökkenése ugyanis káros hatású. A hegesztési folyamat végén is

fontos szerepe van a sajtolóerőnek, folyékony fázisú ellenállás-hegesztés esetén a

folyadék megszilárdulásakor szívódási üregek keletkezésének megakadályozása.

Továbbá szilárd fázisú hegesztésnél a felületi rétegek atomsíkjait és kristálytani síkjait

egymáshoz kell közelíteni, hogy a megfelelő fémes kötés létrejöhessen. Sokrétű feladata

miatt a sajtolóerő pontos megválasztása elengedhetetlen a jó minőségű kötések

létrehozásához. [1]

1.5. Védelem a levegő gázaival szemben

A legtöbb hegesztő eljárás esetén a megömlesztett alapanyagot és hozaganyagot

védeni kell a levegő gázaival szemben (O2, N2, H2) azok nemkívánatos fizikai és kémiai

hatásai miatt. Hagyományos ömlesztő hegesztő eljárásoknál ezt a védelmet többnyire

valamilyen védőgáz áramoltatásával, salakképzéssel vagy vákuum segítségével

biztosítják. Ezzel szemben ellenállás-hegesztés során az úgynevezett mechanikai

védelmet alkalmazzák. Ennek lényege, hogy az elősajtolási művelet alatt kiszorulnak a

gázok az összehegesztendő felületek közül. A módszer hátránya, hogy a felületi

egyenetlenségekben megszorul a levegő, amely a felhevült anyag képlékeny

alakításával lehet eltávolítani. Azonban néhány eljárásváltozatnál nem következik be az

ehhez szükséges mértékű képlékeny alakítás, így a gázok egy része beszorul, majd a

hegfürdő megszilárdulásakor gázzárványok képződnek. [1]

- 10 -

2. A DUDORHEGESZTÉSRŐL ÁLTALÁNOSAN

A dudorhegesztő eljárások az MSZ EN ISO 4063:2000 szabványban az ellenállás-

hegesztéseken belül, a harmadik csoportba tartoznak, 23-as kódszámmal. A szabvány

két alváltozatba sorolja egyoldali (indirekt) és kétoldali (direkt) dudorhegesztések. Az

egyoldali változat esetében az elektródok – általában hely hiányában – azonos oldalon

vannak elhelyezve, párhuzamos tengelyelrendezéssel. A másik változatnál pedig az

elektródok az elemek átellenes oldalain, egymással szemben helyezkednek el. A

dudorhegesztés lényegében nagyon hasonlít az ellenállás-ponthegesztésre. A

legfontosabb különbséget az jelenti, hogy az összehegesztendő munkadarabok a

folyamat kezdetekor csak azon a felületrészen érintkeznek, ahol a kötést létre akarjuk

hozni. Ennek köszönhetően a hegesztési folyamat során az áramot, és így a fejlődött

hőmennyiséget az elemek érintkezése koncentrálja a kellően szűk keresztmetszetre, nem

pedig az elektródok. Ez a körülmény termékgeometriától függően sok esetben adott,

mint például rudak vagy csövek keresztkötésénél. Abban az esetben, ha ez a feltétel

alapból nem áll fönt, ahogyan lemezek ponthegesztésénél, akkor az egyik vagy mindkét

elem felületén mesterséges úton dudorokat alakítanak ki. A mesterséges dudorok a

hegesztési folyamat végére általában teljesen eltűnnek. Ezzel a technikával az ellenállás-

ponthegesztés számos hátránya kiküszöbölhető. Ugyanis lemezek ponthegesztésénél

nagy problémát jelent, hogy a jó kontaktus létrehozásához és az elektromos áram

koncentrálásához a lemezeket deformálni kell, amihez nagy elektróderő szükséges,

ennek következtében viszont a hegesztési folyamatban fontos érintkezési ellenállás

jelentősen lecsökken, valamint az elektródok élettartama is megrövidül. Ezzel szemben

dudorhegesztés során a sajtolóerő és áram koncentrálását a kívánt módon kialakított

dudorok végzik, így kisebb elektróderő alkalmazásával megvalósítható a megfelelő

kontaktus, illetve nagy kiterjedésű sík felületű dudorokat lehet alkalmazni, melyek

sokkal nagyobb élettartammal rendelkeznek. Tehát a dudorhegesztés lemezek átlapolt

kötése esetén az ellenállás-ponthegesztés továbbfejlesztett változatának tekinthető.

- 11 -

2.1. Kötéskialakítások

2.1.1. Kötéskialakítás mesterséges dudorokkal

Mesterséges dudorkialakítást alapvetően kis falvastagságú lemez-lemez, lemez-

cső, vagy lemez-csap hegesztésénél alkalmaznak, de szinte bármilyen alakú

munkadarabok dudorhegesztését meg tudják valósítani mesterséges dudorok

kialakításával, ahol az természetes formájában nem áll rendelkezésre. Alapkritérium

viszont, hogy a dudor kialakításához szükséges szerszám és a hegesztő elektródok

megfelelő módon hozzáférjenek a munkadarabhoz, és rendelkezésünkre álljon a

dudorok kialakításához szükséges berendezés. [4][5]

A mesterséges dudorokat jellemzően képlékeny hidegalakítással, vágással, esetleg

forgácsolással alakítják ki. Mint minden termelő eljárás során, dudorhegesztés esetén is

rendkívül fontos kérdés a gazdaságosság. Dudorhegesztő eljárást akkor a

leggazdaságosabb alkalmazni, ha a hegesztendő elemet eleve ezen eljárások

valamelyikével állítják elő, így nincs szükség külön művelet beiktatására a dudorok

kialakításához. Emiatt érdemes alaposan végiggondolni, hogy melyik szerkezeti

elemen, hogyan alakítják ki a dudorokat. Az 5. ábrán látható vékonylemezek merőleges

kötésénél egyik lehetséges megoldásként alkalmazhatunk képlékenyalakítást, ha eleve

kell a munkadarabon ilyen műveletet végezni, de amennyiben nem, akkor

költségkímélőbb lehet a másik elem kivágása során kialakítani a dudorokat. [3]

A mesterséges dudorok használatának egyik nagy előnye, hogy sok esetben a

dudor kialakítása során egyúttal valamilyen mértékben meg is tisztítjuk a munkadarab

felületét, így nincs szükség külön tisztító eljárás beiktatására. [1]

A dudorok szerepe a hegesztési folyamatban a hegesztett kötés helyének és

alakjának pontos meghatározása, valamint az alkalmazott sajtolóerő és hegesztő áram

koncentrálása a kívánt térfogatba. Emiatt a dudorhegesztés sikerét, a kötés minőségét az

alapvető technológiai paraméterek mellett a dudor elhelyezkedése, alakja, mérete is

nagy mértékben befolyásolja. Tehát ezen paraméterek precíz megtervezése

elengedhetetlen. [1][6]

- 12 -

Az egyik legáltalánosabb vékony lemezek átlapolt helyzetű ellenállás-hegesztése

mesterséges dudorok segítségével. A dudorok néhány lehetséges kialakítását a 4. ábra

mutatja. Alapvetően gömbsüveg vagy csonkakúp-szelvényű szerszámmal alakítanak ki

bizonyos mértékű pontszerű vagy hosszúkás benyomódást. Nagyon kis falvastagságú

lemezek hegesztése esetén (s < 0,5 mm) az okoz nehézséget, hogy a dudor a felületek

közötti megfelelő kontaktus létrehozásához szükséges sajtolóerő hatására túl hamar

összerogyna. Ennek kiküszöbölésére gyűrűs dudorkialakítás javasolt, mivel így

nagyobb szilárdságú dudor érhető el. A 3 mm-nél nagyobb falvastagságú lemezek pedig

vastagnak számítanak dudorhegesztés szempontjából, mivel ezeknél már az alapanyag

képlékeny hidegalakításához szükséges sajtolóerő rendkívül megnő, ezért vastag

lemezeken a dudorokat néha melegalakítással kell megvalósítani. Dudorhegesztés során

lehetőség van kombinált falvastagságú lemezek összehegesztésére is. A falvastagságok

közötti arány akár elérheti a hatot is. Általános szabály, hogy amennyiben az eltérés nem

túl nagy (s2/s1 ≤ 2) akkor a dudorokat célszerű a vastagabb lemezen elhelyezni, míg

ennél nagyobb eltérés esetén a vékonyabb lemezen kell kialakítani. A 2. és 3. táblázat

nyújt támpontot lemezek átlapolt kötésénél kialakítandó dudorok méreteiről a

falvastagság függvényében. [1][2][5][6][7]

4. ábra: Különböző dudorkialakítások síklemezek kötésénél [1]

- 13 -

2. táblázat: Ajánlások a dudorméretre (a méretek mm-ben értendőek) [1]

Lemez-

vastagság 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,2 1,5 2,0 2,5 3,0

Dudor-

átmérő 1,5 1,75 1,75 2,0 2,25 2,5 3,0 3,5 4,0 4,75 5,5 7,0

Dudor-

magasság 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,9 1,0 1,25 1,5

Minimális

átlapolás 3,0 4,0 4,0 4,5 5,0 5,5 6,2 7,0 9,0 11,0 12,5 17,5

Pont-

átmérő 2,8 3,0 3,3 3,5 3,8 4,2 4,5 5,0 5,8 7,2 9,0 11,0

3. táblázat: Ajánlások a dudorméretre 3 mm falvastagság fölött [1]

Lemezvastagság, mm Dudorméretek, mm

d h R r

3,0 6,9 1,5 5,0 1,7

3,5 7,6 1,6 5,5 1,8

4,0 8,4 1,6 6,0 2,0

4,25 9,1 1,7 6,3 2,1

4,5 9,9 2,0 7,0 2,3

5,0 10,4 2,1 7,3 2,4

5,25 11,2 2,3 7,7 2,6

5,5 11,9 2,5 8,3 2,7

6,0 13,5 2,8 9,3 3,2

Másik népszerű alkalmazása a dudorhegesztésnek a merőleges helyzetű lemez-

lemez kötés. Ebben az esetben az egyik lemez élfelületét hegesztik hozzá a másik

lemezhez. Ahogy korábban említettem, a dudorok mindkét elemen kialakíthatók

képlékeny hidegalakítással vagy a dudort tartalmazó kontúr kivágásával (leggyakrabban

lézersugaras vágással). Ennek kiválasztását általában az előgyártmány készítésének

technológiája határozza meg, hogy melyik megoldás a gazdaságosabb. [1][3]

5. ábra: síklemezek merőleges kötése [3]

- 14 -

Gyakran előfordul az iparban lemez-csap kötésének létrehozása ellenállás-

hegesztéssel. Nem túl nagy igénybevételű, kisebb geometriai méretekkel rendelkező

csapok merőleges helyzetű lemezhez hegesztése. Ez alapvetően a 782-es számjelű

önálló csoportba sorolt ellenállás-csaphegesztő eljárásváltozat, amely lényegében

dudorhegesztő eljárásnak tekinthető. Annyi különbséggel, hogy csaphegesztés során

általában speciális kézi berendezést alkalmaznak. Abban az esetben, ha a hordozhatóság

nem követelmény, akkor dudorhegesztő gépeken ajánlott végezni a hegesztést, mert így

nagyobb termelékenység, jó automatizálhatóság, és egyenletesebb kötésminőség érhető

el. A csap végének és a lemez kialakítása az elemek méretétől, illetve a várható

terhelésektől függően különböző lehet. A csap végén kialakított dudor legtöbbször

gyűrű alakú, de előfordul sík, gömb, kúp, és csonkakúp formájú is. A 6. ábrán ezen

kötéskialakítások láthatók hegesztés előtti és utáni állapotban. [3]

6. ábra: Csap lemezbe hegesztésének geometriai változatai [3]

2.1.2. Kötéskialakítás természetes dudorokkal

A természetes dudorkialakítás azt jelenti, hogy az összehegesztendő elemek

geometriájából adódóan alapból megvalósul az a feltétel, hogy az összehegesztendő

elemek a folyamat kezdetén csak azon a felületen érintkeznek, ahol a kötést létre akarjuk

hozni. Nincs szükség a munkadarabok geometriájának megváltoztatására. Ilyen

elempárosítások alapvetően a csövek, rudak összehegesztése, illetve csövek, rudak

lemezhez hegesztése, hiszen ezekben az esetekben az egyik vagy mindkét elem

- 15 -

körszelvényű kialakítása biztosítja az egy pont vagy vonal mentén történő

összeillesztést. Az ilyen módon érintkező munkadarabokon átvezetett áram hőt fejleszt,

ennek hatására az alapanyagok kis térfogaton megömlenek, majd a meghatározott

méretű sajtolóerő bizonyos mértékig összenyomja az elemeket. [1][3][5]

7. ábra: Csövek, rudak merőleges kötésének dudorhegesztése [3]

A fent említett elempárosításokat leggyakrabban hálószerű alkatrészek gyártásánál

(hálóhegesztés) alkalmazzák, mivel ezeket a termékeket nagy termelékenységgel lehet

jó minőségben legyártani ezzel az eljárással. Ilyen termékek például a

vasbetonszerkezetek, acélvázak, létrák, kosarak, mezőgazdasági gépek alkatrészei és

különböző könnyűipari termékek. A felhasznált huzal anyaga lehet hidegen vagy

melegen alakított. Az alapanyag lehet lágyacél, korrózióálló acél, réz és nikkel ötvözet

is felhasználástól függően, illetve bevonattal rendelkező elemek is hegeszthetők, de a

kötés helyén a bevonat sérülése általában elkerülhetetlen. Tehát a háló elemi része

huzalok vagy csövek keresztkötése. Két kör keresztmetszetű huzal merőleges

összeillesztésekor pontszerű érintkezés alakul ki, amely a sajtolóerő következtében

foltszerűvé nő. Az alapanyagok hegesztőárammal történő felhevítése után képlékenyen

egymásba nyomódnak. Az összenyomódás mértéke, vagyis a relatív összenyomódás (a

kisebb átmérőre vonatkoztatva) egy igen fontos paramétere ennek az eljárásnak. Ezen

paraméternek van egy optimuma, vagyis a nyírószilárdságot ábrázolva a relatív

összenyomódás függvényében egy maximumos görbét kapunk. Ahogy a 8. ábrán látható

- 16 -

körülbelül 50-60%-os összenyomódásnál kapjuk a legjobb szilárdságot, ennél jobban

esetleg esztétikai okból érdemes összenyomni. Az alkalmazandó sajtolóerő, hegesztő

áram és hegesztési idő a hegesztendő anyagminőségektől, az elemek geometriai

méretétől, illetve a kívánt összenyomódás mértékétől függ. A 4. táblázat tartalmaz erre

vonatkozó ajánlásokat különböző huzalátmérők esetére. A táblázatban feltüntetésre

kerültek az adott esetekben mérhető nyíróerő értékek is, amelyek igazolják, hogy 50-

60%-os relatív összenyomódás esetén érhető el a legjobb mechanikai tulajdonságokkal

rendelkező kötés. [1]

4. táblázat: Paraméterajánlások rudak dudorhegesztésére [1]

Huzalátmérők,

d1+d2, mm 2+2 4+4 6+6 8+8 10+10 12+12 15+15

Relatív

összenyomódás,

h, %

10

30

50

10

30

50

10

30

50

10

30

50

10

30

50

10

30

50

10

30

50

Hegesztési idő,

th, s 0,12 0,22 0,36 0,52 0,72 0,92 1,30

Sajtolóerő, Fe,

kN

0,38

0,65

0,88

1,24

1,90

2,38

2,34

3,86

5,20

3,66

6,54

9,35

5,21

9,93

14,84

6,98

14,05

21,66

10,08

21,56

34,38

Áramerősség,

Ih, kA

0,90

1,30

1,69

2,74

3,98

4,87

4,62

6,74

8,32

6,53

9,56

12,00

8,48

12,46

16,00

10,47

15,42

20,22

13,52

20,00

27,06

Nyíróerő, Fny,

kN

1,8

2,0

2,2

5,1

5,7

6,0

11,1

12,2

13,0

19,9

21,7

22,9

31,4

34,1

36,0

45,6

49,4

52,0

72,0

77,7

81,8

8. ábra: A nyíróerő értéke a relatív összenyomódás függvényében [1]

- 17 -

9. ábra: Huzalhegesztő célgép elvi vázlata [3]

2.2. A dudorhegesztés technológiai paraméterei

A dudorhegesztés technológiai paramétereit az összehegesztendő

anyagminőségek, falvastagságok, dudorkialakítások, munkadarab geometria, illetve az

egyidejűleg hegesztendő varratok száma szerint választjuk meg. [8]

Az ellenállás dudorhegesztés fő paraméterei [9]:

➢ Áramerősség

➢ Elektróderő

➢ Hegesztési ciklus

➢ Alkalmazott elektród

Áramerősség:

Dudorhegesztés során több kA nagyságú elektromos áramot alkalmazunk, de ez

az áramerősség általában kisebb (azonos körülmények mellett), mint ponthegesztés

esetén. A 4. és 5. táblázat tartalmaz ajánlásokat áramerősségre néhány esetben. Az

alkalmazott áramerősség leginkább az alapanyag elektromos ellenállásától és

geometriájától függ. A hegesztés során a dudor gyorsan felmelegszik, és túlzott

áramerősség esetén kifröccsenést és a dudor hirtelen összerogyását okozza. Azonban az

áramerősségnek minimum olyan nagynak kell lennie, hogy létrejöjjön egy elegendően

- 18 -

nagy térfogatú megömlesztett övezet. Több varrat párhuzamos hegesztése esetén az

áram hozzávetőlegesen annyiszorosa ahány varratot készítünk. [8][9]

Elektróderő:

Az elektróderőnek legalább akkora nagyságúnak kell lennie, hogy képes legyen a

dudort az alapanyagba lapítani, illetve természetes dudor esetén az elemeket egymásba

nyomni. A túl nagy elektróderő a dudor idő előtti összenyomódását okozza, ennek

következtében az alapanyagok nem megfelelő megömlése szabálytalan, gyűrű alakú

heglencsét, és rossz szilárdságú kötést eredményez. Szintén a 4. és 5. táblázatban

láthatunk ajánlásokat az alkalmazandó sajtolóerő értékére különböző esetekben. [9]

5. táblázat: Paraméterajánlások kis karbontartalmú (C < 0,3 %) ötvözetlen acélok

dudorhegesztésére egy dudor esetében [4]

Lemezvastagság,

s, mm

Hegesztőáram,

Ih, kA

Hegesztési

idő, th,

per.

Elektróderő,

Fe, kN

0,5 4,4 3 0,6

0,75 6,6 3 1,0

1,0 8,0 5 1,5

1,5 10,3 10 2,3

2,0 12,0 14 3,5

2,5 13,6 17 5,0

3,0 14,5 20 6,5

Hegesztési ciklus:

A hegesztési ciklus segítségével jól lehet szemléltetni az ellenállás-hegesztő

eljárásokat. Ezen a diagramon a jellemző hegesztési paraméterek időbeni változását

figyelhetjük meg. Dudorhegesztés esetén ezek az elektróderő és az áramerősség.

Alapvetően a ciklusdiagram hasonló részekre bontható fel, mint ponthegesztés esetén.

Általában a ciklusidő négy, egymástól jól elkülöníthető szakaszból tevődik össze. Első

az elősajtolási fázis, ekkor csak erőhatást használva létrehozzuk a megfelelő kontaktust

az anyagok között. Második fázis a hegesztési fázis, ekkor a kellő elektróderő

fenntartása mellett elektromos áram segítségével az alapanyagokat felhevítjük és kis

- 19 -

mértékben megolvasztjuk. Majd az elektromos áramot kikapcsolva a 3. – hűlési –

fázisban az anyag megszilárdul, itt gyakran még nagyobb elektróderőt alkalmaznak a

szívódási üregek elkerülése érdekében. Ezt a részt az elektród igen gyors mozgása

nyomán kovácsolási fázisnak is szokták hívni. Végül a negyedik fázis a szünet idő,

ennek sorozatgyártásban van nagy jelentősége, elegendő hosszúságúnak kell lennie

ahhoz, hogy az elektródok kellően lehűljenek, illetve meg lehessen ejteni a munkadarab

cseréjét. Dudorhegesztés során általában kisebb áramerősséget alkalmazunk, így a

hegesztési idő valamivel hosszabb, mint ponthegesztésnél. Adott körülmények között

általában ugyanazt a ciklusdiagramot használják párhuzamos hegesztésekhez, mint

szimpla dudorhegesztéshez. A 10. ábrán néhány ilyen ciklusdiagramot lehet látni. [3]

10. ábra: A dudorhegesztés lehetséges ciklusdiagramjai [3]

- 20 -

Az ábrán látható első a) ciklusdiagram a legegyszerűbb, amit dudorhegesztő eljárásnál

alkalmaznak. Megfelelő anyagminőség és dudorkialakítás esetén kiválóan

alkalmazható. A b) folyamatábra kisebb szilárdságú anyagok, illetve kevésbé merev

dudorkialakítás esetén jó alternatíva, ahol a túl nagy elektróderő miatt korán

összeroskadna a dudor. Ezért ebben az esetben az elősajtolási és hegesztési fázisban

kisebb elektróderőt alkalmaznak. A c) és d) folyamatábrát a dudorhegesztés során is

gyakran előforduló fröcskölés mértékének csökkentésére találták ki. Fröcskölés az áram

bekapcsolásakor keletkezhet legnagyobb valószínűséggel, amikor az elemek a legkisebb

felületen érintkeznek egymással, így az áramsűrűség ekkor a legnagyobb. Ennek

hatására az alapanyag gyorsan megömlik, a dudor pedig hirtelen összeomlik.

Amennyiben ezt a mozgást nem tudja lekövetni az elektród, akkor a sajtolóerő nagy

mértékben lecsökken, ami fröcskölést idézhet elő. Ez a jelenség a kezdeti sajtolóerő

megnövelésével, vagy az áramerősség fokozatos növelésével mérsékelhető. Az

edződésre hajlamos alapanyagok esetén a dudorhegesztés során bekövetkező nagy

sebességű lehűlés nem kívánt szövetszerkezetet – acélötvözetek esetében

felkeményedést – eredményez. Ennek okán fejlesztették ki a több impulzussal történő

hegesztést e), illetve az előmelegítő és utóhőkezelő ciklus alkalmazását f). Előbbinél

jellemzően egyforma áramerősségű impulzusokat alkalmaznak, míg utóbbinál a

hegesztői áram nagyobb, mint az előmelegítő és utóhőkezelő fázisok árama.

Utóhőkezelő fázisokat lehet alkalmazni a hegesztés során létrejövő dendrites

szövetszerkezet finomítására, azonban ez nagy mértékben csökkenti a

termelékenységet, így az iparban ritkán alkalmazzák. [3]

Alkalmazott elektród:

A dudorhegesztés nagy előnye a ponthegesztéssel szemben, hogy a hegesztés

helyét és alakját a mesterséges vagy természetes dudorok határozzák meg. Ennek

köszönhetően nagy kiterjedésű, síkfelületen érintkező elektródokat lehet alkalmazni,

amelyek jóval nagyobb élettartammal rendelkeznek. Síklemezek dudorhegesztésénél az

elektród átmérője körülbelül duplája a dudor átmérőjének. Párhuzamos hegesztés esetén

előfordulhat, hogy kisebb elektródokat kell használni, de mindenképp nagyobbnak kell

lenniük a dudor lenyomatánál. Hasonlóan az ellenállás-ponthegesztéshez, itt is általában

- 21 -

vízhűtéssel ellátott elektródokat alkalmaznak az elektródokban fejlődött ellenálláshő

hatékony elvezetése céljából. [9][10]

Az elektródoknak sok, egymásnak ellentmondó igényeknek kell megfelelniük.

Ilyen a jó villamos- és hővezető képesség, szilárdság, kopásállóság, illetve fontos, hogy

ne szennyeződjön a hegesztendő alapanyaggal. Ezek egymásnak ellentmondó

tulajdonságok, így az alapanyag kiválasztásánál kompromisszumot kell kötni. Ennek

következtében leggyakrabban rézötvözetet alkalmaznak pl.: Cu-Co-Be, Cu-Ni-Be, Cu-

Be, Cu-W (75-80% W tartalommal). Valamint alkalmaznak még tiszta W vagy Mo

elektródokat sárgaréz- és bronzhuzalok dudorhegesztéséhez. [1]

2.3. Anyagok dudorhegeszthetősége

Az anyagok dudorhegeszthetősége az alábbi tényezőktől függ [9]:

➢ Az anyag elektromos ellenállása

➢ Hővezetőképesség

➢ Hőtágulás

➢ Keménység és szilárdság

➢ Oxidációval szembeni ellenállás

➢ Képlékeny hőmérsékleti tartomány

➢ Metallurgiai tulajdonságok

Elektromos ellenállás:

A hegesztendő anyag elektromos ellenállása a legfontosabb tulajdonság

hegeszthetőség szempontjából, mivel a művelet során az áram ellenálláson fejlődött

hőmennyiségét használjuk fel. Minél kisebb az ellenállás, annál nagyobb áramerősség

szükséges ugyanakkora hő fejlődéséhez, továbbá ezen anyagok esetén jelentősen

nagyobb lehet a sönt áram. A nagy áramerősség nagy transzformátorokat és vezetékeket

igényel, ami megnöveli az eljárás költségét. Tehát a nagy fajlagos ellenállású anyagok

könnyebben dudorhegeszthetők. [9][10]

- 22 -

Hővezetőképesség:

Minél jobb az anyag hővezetőképessége, annál inkább elvonja a hőt a kötés

helyéről, és ezáltal egyre nagyobb lesz a hőhatásövezet. Tehát a kis hővezetőképességű

anyagok jobban hegeszthetők. Általában a hő- és elektromos vezetőképesség a

különböző fémek esetén kéz a kézben járnak, tehát például a rozsdamentes acél

mindkettőt rosszul vezeti. [9]

Hőtágulás:

A hőtágulási együttható kifejezi adott anyag egységnyi hőmérsékletváltozás

hatására bekövetkező térfogatváltozásának mértékét. Ha nagy a hőtágulási tényező,

akkor a hegesztett részek vetemedésére vagy kihajlására számítani kell. [9]

Keménység és szilárdság:

Dudorhegesztés szempontjából igen lényeges az anyag keménysége és szilárdsága.

Ugyanis az anyagnak kellően szilárdnak kell lennie ahhoz, hogy a kialakított dudor ne

rogyjon össze idő előtt. [9]

Oxidációval szembeni ellenállás:

A legtöbb iparban alkalmazott fémötvözet a levegőn többé-kevésbé oxidálódik. A

felületi oxidrétegnek általában jóval magasabb az olvadáspontja, mint az alapanyagnak,

emiatt rontja a hegeszthetőséget. Ezért gyakran hegesztés előtt a felületi oxidréteget el

kell távolítani. [9]

Képlékeny hőmérsékleti tartomány:

Ha a szolidusz és likvidusz közötti hőköz nagyon kicsi, az ellenállás-hegesztés

esetén technológiai nehézségeket okozhat, mivel ez a technológiai paraméterek pontos

meghatározását és beállítását igényli. [9]

Metallurgiai tulajdonágok:

Ellenállás-dudorhegesztés esetén – hasonlóan sok más hegesztő eljáráshoz – az

alapanyagot rövid idő alatt megömlesztjük, majd gyorsan lehűtjük szobahőmérsékletre.

Ez acélötvözetek esetén beedződést okoz, ami nagy mértékű felkeményedést jelent.

Magas karbon tartalmú acéloknál ez könnyen repedések megjelenéséhez vezethet.

Azonban megfelelő hegesztési ciklus alkalmazásával ez a probléma valamelyest

kiküszöbölhető. [9][10]

- 23 -

Ezek alapján kijelenthető, hogy a kis karbontartalmú acélok (C < 0,3%) a

legkönnyebben dudorhegeszthetők, de ez a legtöbb hegesztő eljárás esetében

elmondható. Ez a viszonylag kis elektromos vezetőképességének és szilárdságának

köszönhető. A közepes karbontartalmú acélokban a nagyobb ötvözőtartalom (szén,

kobalt, nikkel, molibdén, króm, vanádium, alumínium, réz) nem kívánt mértékű

felkeményedést és repedést okozhat. Emiatt szükség lehet utóhőkezelő ciklus

alkalmazására. A nagy krómtartalmú rozsdamentes acéloknak több csoportja létezik:

martenzites, ferrites, ausztenites és duplex (ausztenit-ferrit) korrózióálló acélok. A nagy

keménységű martenzites szövetszerkezet esetén annak nagyfokú ridegsége okoz

problémát, megfelelő hegesztési ciklus alkalmazásával valamelyest javítható a kötés

minősége. Ferrites rozsdamentes acélok esetén a hegesztés során egy kis szívósságú,

durva szemcsés szövet jön létre, ami nem javítható megfelelően hegesztés utáni

hőkezelés segítségével. Azonban viszonylag jól hegeszthetők az ausztenites

rozsdamentes acélok rövid hegesztési idővel annak érdekében, hogy ne következzen be

a nagy keménységű karbidszemcsék kiválása. Továbbá kisebb áramerősséget, és

nagyobb elektróderőt igényel a nagyobb elektromos ellenállása és szilárdsága miatt. Az

alumínium és magnézium ötvözeteknek nagy hő és elektromos vezetőképessége van,

illetve kis szolidusz–likvidusz hőközzel rendelkeznek. Ráadásul az alumínium

rendkívül gyorsan oxidálódik, így ezeket az anyagokat általában ipari körülmények

között nem dudorhegesztjük. [1][9][10]

2.4. A dudorhegesztett kötés minősége

A létrehozott hegesztett kötés minőségével szemben támasztott követelmények a

termék rendeltetésétől, felhasználásától, valamint a várható igénybevételektől függenek.

Az iparban a legtöbb technológiai folyamat esetében, a legfontosabb az adott

feltételeknek megfelelő legköltséghatékonyabb megoldás megtalálása. Az ellenállás-

hegesztő eljárással készített kötések minősége alapvetően a következő tulajdonságokkal

jellemezhető [10]:

➢ Szilárdság és szívósság

➢ A varrat mérete

- 24 -

➢ Varrat bemélyedése

➢ Anyagfolytonossági hibák

➢ Külső megjelenés

A kötés legfontosabb tulajdonságai a mechanikai jellemzők. A szilárdságot

leginkább a heglencse mérete és a penetráció befolyásolja. Ezeket azonban alapvetően

roncsolásos vizsgálatok segítségével lehet meghatározni, ilyen vizsgálatok például a

töretfelület makró-és mikroszkópos vizsgálata, illetve a nyíróvizsgálat. Ezeket viszont

értelemszerűen nem lehet a késztermékek vizsgálatánál alkalmazni. Szerencsére vannak

lehetőségek az elkészült kötés minőségének becslésére roncsolásmentes módon, mint

például a hevítés és olvasztás során bekövetkező hőtágulás mértékének mérésével,

valamint ultrahangos és röntgenvizsgálatok segítségével. [1][10]

Természetesen a dudorhegesztett kötés külső megjelenésével szembeni

legfontosabb elvárás a felületi repedésektől való mentesség, mivel a repedések

feszültséggyűjtő helyeket létrehozva rendkívül nagy mértékben rontják a kötés

mechanikai tulajdonságait. Továbbá gyakran elvárás lehet a felület simasága, vagy

egyszerűen a kötés esztétikus megjelenése. [1][10]

Pontos előírások, illetve ajánlások vannak a megömlesztett térfogat különböző

irányokban való kiterjedését illetően. Dudorhegesztésre általános szabály, hogy a

heglencse átmérőjének minimum akkorának kell lenni, mint a kiinduló varratdudor

átmérője. Varrat bemélyedés alatt azt értjük, hogy a heglencse milyen mélyen hatol be

vastagság irányban az alapanyagokba. Dudorhegesztésnél jellemzően a két elem

érintkezésénél a legnagyobb az elektromos ellenállás, tehát ott fog először megömleni,

és onnan terjed tovább az alapanyagokba. A bemélyedés mértékének minimum a

vékonyabb elem falvastagságának 20%-át el kell érnie, máskülönben a heglencse mérete

túl kicsi ahhoz, hogy megfelelő szilárdságú kötés jöjjön létre. Ez akkor következik be,

ha a kötés helyén nem fejlődött megfelelő mennyiségű hő a folyamat során. Ha a varrat

bemélyedése meghaladja a 80%-ot, akkor túlzott méretű heglencséről beszélhetünk,

amely fröcskölést, és gyorsabb elektródkopást eredményezhet. [10]

Dudorhegesztés során a jó minőségű hegesztett kötés elérése érdekében fontos,

hogy a közölt hőmennyiség eloszlása a hegesztendő elemek között egyenletes legyen.

- 25 -

Az egyenletes hőbevitel biztosítása komoly problémát jelenthet főleg több hegesztett

kötés párhuzamos készítése esetén. Azonos nagyságú hegesztőáramnak és sajtolóerőnek

kell jutnia minden dudorra, ezért fontos, hogy a dudorok magassága azonos legyen. A

hegesztési folyamat során a dudorokon fejlődik a legnagyobb hőmennyiség, ezért nem

megfelelő beállítások mellet a dudor megolvad és összerogy, mielőtt a másik elem

elegendő térfogatban megolvadna, így csak nagyon rossz minőségben, vagy egyáltalán

nem is jön létre a kötés. Ennek kiküszöbölése érdekében érdemes a nagyobb

falvastagságú elemen elhelyezni a dudort, azonban a dudor méreteit a vékonyabb elem

szerint kell megválasztani. Illetve eltérő elektromos vezetőképességű elemek esetén a

kisebb ellenállású elemen érdemes kialakítani a dudort. [10]

A kötés minőségét nagy mértékben befolyásolják az anyagon belül megjelenő

eltérések és hibák. Ezek lehetnek repedések, szilárd- és gázzárványok. Ezek az eltérések

nem okoznak számottevő szilárdságcsökkenést, ha kellően kis mértékűek és zömében a

heglencse középső részén helyezkednek el, mivel általában a külső terheléseket nem ez

a rész viseli el. A terhelések nagyobb arányban a kötés külső részére koncentrálódnak.

A nagy feszültségkoncentráció drasztikus mértékben csökkenti a fárasztó

igénybevétellel szembeni ellenállást. Éppen ezért ellenállás pont- és dudorhegesztést

nem alkalmaznak nagy ciklikus igénybevétel esetén. Egy milliméteres falvastagság

fölött előfordulhat szívódási üreg kialakulása a heglencse közepén. Ez azért van, mert a

hegesztőáram kikapcsolása után a megömlesztett anyag rendkívül gyorsan lehűlik – az

általában vízhűtéssel ellátott, nagy hővezetőképességű elektródok miatt –, amely az

anyag hirtelen zsugorodását okozza. A szívódási üregek kialakulása ellen a hűlési, vagy

kovácsolási fázisban megfelelően választott sajtolóerővel lehet védekezni, amely

összenyomja a megolvadt térfogatot, így nem alakul ki üreg. Fontos továbbá, hogy a

zsugorodás sebességét az elektród kellően gyors mozgással le tudja követni, hogy az

anyagra kifejtett nyomás állandó legyen. [10]

Előfordul, hogy külső terhelésnek kitett elemek kötését végzik dudorhegesztéssel,

ilyenkor elsődleges fontosságú a kötés szilárdsága és szívóssága. Általános szabály,

hogy a kötés szilárdságának el kell érnie az alapanyagra vonatkozó szabványban lévő

értéket. Ezt alapvetően a kialakult heglencse méretei, valamint az anyagfolytonossági

hibák befolyásolják. A heglencse méretének növekedésével növekszik a kötés

- 26 -

szilárdsága. Kísérleti eredmények azt igazolják, hogy a heglencse átmérője és a kötés

szilárdsága között közel egyenesen arányos kapcsolat van. Azonban a nagyobb

heglencse is veszélyeket hordoz magában, mivel több eltérés, hiba jelenik meg a

heglencse határán, amelyek feszültséggyűjtő helyként viselkedve csökkentik a kötés

szilárdságát és szívósságát. [10]

A dudorhegesztett kötéseken különböző mechanikai vizsgálatokat lehet végezni

annak érdekében, hogy meghatározhassuk tulajdonságaikat. Átlapolt helyzetű

vékonylemezek kötésén gyakran alkalmazzák az úgynevezett nyíró-szakító vizsgálatot.

A vizsgálat során az összehegesztett lemezeket húzásra terhelik, ahogy a 11. ábra jobb

szélén látható. Bár az ábrán lévő változatok a tiszta nyírás feltételeit igyekeznek

megteremteni mégsem lehet korrekt szilárdsági mérőszámokat meghatározni a kísérlet

során, így csak a törést okozó erő áll rendelkezésre, mint mérőszám, ezt mechanikai

nagyvonalúsággal nyíróerőnek nevezik. Ennek ismeretében jó tájékoztatást kapunk a

kötés terhelhetőségét illetően. Köracélok keresztezett kötésének jellemzésére is

alkalmazzák a nyíróvizsgálatot. Ebben az esetben a 11. ábra közepén látható elrendezés

szerint a próbatestet húzásra terheljük, amelyet hasonlóan az előbbihez, itt is

nyíróerőnek neveznek. A kötés által elviselt nyíróerőnek el kell érnie a rúdanyag

elszakításához szükséges erő 25-100%-át. Továbbá köracélok merőleges kötésénél

alkalmazzák a csavaróvizsgálatot. A vizsgálat során a törést okozó csavarónyomatékot

és a φ csavarási szöget határozzuk meg. Kísérletek azt igazolják, hogy ezen értékek az

elektróderő függvényében maximumos görbét adnak, vagyis az elektróderő túlzott

növelése káros hatású. [1][3][9]

11. ábra: Dudorhegesztett kötések mechanikai vizsgálatai [1][3]

- 27 -

2.5. A dudorhegesztés berendezései

Dudorhegesztett kötések készítéséhez gyakran elegendő egy egyszerű állványos

ponthegesztő gép, ha a munkadarabok és elektródok megfelelő rögzítésére alkalmas

felszerszámozással el van látva. Azonban nagy méretű, különleges munkadarabok

esetén, vagy ha nagy termelékenységre van szükség, akkor dudorhegesztő berendezést

alkalmaznak. Ponthegesztő gépek között van a hagyományos lengőkaros hegesztőgép

és vannak pneumatikus vagy hidraulikus munkahengerrel működő berendezések is. A

hidraulikus hengerrel működő berendezéseket általában nem használják

dudorhegesztéshez, mivel drágább a pneumatikus rendszereknél, illetve a hidraulikusan

működtetett elektródok nem tudják megfelelő sebességgel követni a munkadarab

összerogyását. Ezzel szemben a nagynyomású levegővel megvalósítható az elektródok

gyors mozgatása. A 12. ábrán egy pneumatikus hengerrel működtetett állványos

ponthegesztő gép látható, amelynek főbb része: 1. áramforrás, 2. szabályozóegység, 3.

levegőcsatlakozó, 4. transzformátor, 5. erő és áramerősség-kijelző, 6. felső

elektródtartó, 7. alsó elektródtartó, 8. elektródok, 9. elektródbefogók, 10. pneumatikus

henger, 11. lábkapcsoló. [1]

12. ábra: Ponthegesztő berendezés [1]

A dudorhegesztő gépek alapvetően megegyeznek a ponthegesztő berendezésekkel

annyi különbséggel, hogy a több dudor párhuzamos hegesztése során előforduló

nagyobb sajtolóerő miatt alapvetően robosztusabbak. Továbbá a nyomószerkezetük,

elektródtartóik, állványzataik merevebb kialakításúak. Általában T-hornyos

nyomólapokkal rendelkeznek, ezekre rögzítik az elektródokat. Az alábbi illusztráción

- 28 -

egy kombinált pont- és dudorhegesztő berendezés elvi ábrája látható. A képen megjelölt

részegységek nevei: (A) pneumatikus vagy hidraulikus henger, (B) dugattyú, (C)

elektródtartók ponthegesztéshez, (D) Felső elektródtartó, (E) alsó elektródtartó, (F) alsó

kar, (G) hajlékony vezeték, (H) szekunder tekercs, (I) alsó kar támasz.

13. ábra: Kombinált pont- és dudorhegesztő berendezés [9]

Valamint léteznek speciális többdudorhegesztő célgépek is, amelyeket többnyire

nagysorozatgyártásban alkalmaznak. Mint például a betonacélháló-hegesztő célgépek,

melyek segítségével rendkívül nagy termelékenység érhető el. [9]

2.6. A dudorhegesztés főbb előnyei és korlátai

Előnyök:

➢ Jó automatizálhatóság, ezáltal jól reprodukálható kötésminőség.

➢ Nagy termelékenység jellemzi.

➢ Nincs szükség jól képzett hegesztő szakemberre.

➢ Több hegesztett kötés is elkészíthető egyidejűleg. Az egyidejűleg hegeszthető

kötések számát az alkalmazandó elektróderő és áramerősség korlátozza.

➢ Átlapolt helyzetű kötés kisebb átfedést igényel, valamint a kötések közötti távolság

is csökkenthető, mivel a mesterségesen kialakított vagy természetes dudorok

koncentrálják az áramerősséget, így a sönthatás jelentősen kisebb.

- 29 -

➢ Az összehegesztendő elemek falvastagságának arány 1 és 6 között változhat. A

dudort általában a vékonyabb lemezen alakítják ki.

➢ Általában nagyobb pontosság érhető el, mint ponthegesztésnél a

dudorkialakításnak köszönhetően. Ennek következtében a hegesztett kötések

kisebb méretűek lehetnek.

➢ Általában a dudorhegesztés nagyon szép külső megjelenést eredményez azon az

oldalon, ahol nem alakítottak ki dudort (mesterséges dudor esetén).

➢ Általában nagy, sík felületű elektródokat alkalmaznak, amelyek élettartama

jelentősen nagyobb, mint a ponthegesztés során alkalmazott elektródoké.

➢ A mesterségesen – pl. képlékeny hidegalakítással vagy forgácsolással – kialakított

dudorok esetén a dudorkialakítás során a szennyezőanyagok eltávolításra

kerülnek, így nincs szükség tisztítási művelet közbeiktatására.

Korlátok:

➢ A dudorok kialakításához gyakran külön művelet beiktatására van szükség.

➢ Esetenként nagyon pontos előgyártmányokat és bonyolult készülékezést igényel.

➢ Egyszerre több varrat készítése esetén szükséges az egyenletes elektróderő és

áramerősség, ezek megteremtése néha jelentős problémát jelenthet.

➢ Lemezanyagok esetén a vastagság korlátozva van, ugyanis a megfelelő dudor

kialakítása nagy falvastagság esetén rendkívül nehézzé válik. Ha pedig túl vékony

a lemez, akkor nem tart ki kellő ideig a hegesztési folyamat során.

2.7. Az ellenállás-hegesztés és a VFI eljárás összehasonlítása

Ahogyan a bevezetésben említettem a Dometic Zrt. szeretné bevezetni az

ellenállás-dudorhegesztést olyan kötések esetében, melyeket eddig VFI eljárással

hegesztettek. Ennek okának feltárására a továbbiakban röviden kifejtem a két eljárás

közötti alapvető különbségeket. A védőgázos fogyóelektródás ívhegesztés nagy

hátránya az, hogy költségesebb az ellenállás-hegesztéshez képest, ugyanis a hegesztés

hozaganyag és védőgáz felhasználásával történik, valamint megfelelően képzett

hegesztő szakember szükséges a jó minőségű kötés elkészítéséhez. A hegesztő

- 30 -

szakmunkás bére költségesebb, mint a betanított dolgozóé, másrészt egyre nagyobb

munkaerőhiány mutatkozik a hegesztő szakemberek körében is. Továbbá a

hűtőszekrények aggregátjában található vékony csövek esetében működési zavart

okozhat a túl mély beolvadás, mivel csökkenti a cső belső keresztmetszetét, amelynek

hatására jelentősen csökkenhet a hűtőszekrény hűtési teljesítménye. [1][2][3][9]

Az ellenállás-hegesztés ezzel szemben jelentősen kedvezőbb tulajdonságokkal bír.

Maga a hegesztési folyamat gazdaságosabb, hiszen ez egy autogén eljárás, tehát nincs

szükség hozaganyagra. A levegő gázaival szembeni védelmet az úgynevezett

mechanikai védelem biztosítja, vagyis nincs szükség gáz- és salakvédelemre sem.

Helyesen megtervezett technológia esetén betanított dolgozó is kifogástalanul el tudja

készíteni az ellenállás-hegesztett kötéseket. Valamint jóval nagyobb termelékenység

jellemzi, ugyanis egy-egy kötés tizedmásodpercek alatt elkészíthető, míg ugyanez VFI

eljárással több másodpercig is eltart (a munkadarab készülékbe helyezését nem

számítva). Azonban az ellenállás-hegesztés alkalmazhatóságának gátat szab az, hogy

néha bonyolult készülékezést igényel, illetve pontos geometriájú előgyártmányok

szükségesek hozzá. A sikeres ellenállás-hegesztett kötéshez elengedhetetlen a pontos és

nagyon kismértékű szórással rendelkező geometriai méretek biztosítása, ugyanis a

hegesztett kötés teljes keresztmetszetében létre kell hozni a megfelelő kontaktust a két

munkadarab között. Amennyiben ez helyileg nem valósul meg, ott nem jön létre az

elvárható minőségű kötés. Ezzel szemben exogén hegesztő eljárásnál nem jelent

problémát az előgyártmányok geometriai méreteinek apró eltérése, mivel a hozaganyag

kitölti a munkadarabok közötti rést. [1][2][3][9]

14. ábra: Ugyanaz a kötés VFI eljárással (baloldalt) és a dudorhegesztéssel

(jobboldalt) elkészítve

- 31 -

3. CSÖVEK MERŐLEGES ÉS PÁRHUZAMOS DUDOR-

HEGESZTÉSÉNEK LEHETŐSÉGEI A DOMETIC ZRT-NÉL

A Dometic Zrt. által gyártott abszorpciós hűtőszekrények aggregátja bonyolult

csőhálózatból áll, amely rengeteg hegesztett kötést tartalmaz. Ezeket a kötéseket

eredetileg lánghegesztéssel, illetve védőgázos fogyóelektródás ívhegesztéssel végezték,

azonban a vállalat igyekszik áttérni az ellenállás-dudorhegesztésre ott, ahol csak

lehetséges. Mára már meglehetősen sok kötést dudorhegesztéssel végeznek, de ennek a

számát tovább szeretnék növelni.

Mivel a gyártmány egy csőhálózat, így a kötések többségének funkciója a csövek,

csőszakaszok egymáshoz rögzítése. Kötéskialakítások nagy része természetes

dudorokkal történik, hiszen az egymással párhuzamosan futó, vagy az egymással szöget

bezáró csőszakaszok geometriai viszonya alapvetően biztosítja a dudorhegesztés

geometriai feltételét. Ilyen kötések láthatók kiemelve a 15. ábrán.

15. ábra: Merőleges és párhuzamos kötéskialakítások a HiPro 4000 típuson

- 32 -

Ezen az ábrán a HiPro 4000 típusú aggregát alkatrésze látható. A nagyobb átmérőjű,

hosszvarratos csövet elpárologtató csőnek, a kisebb átmérőjű, varrat nélküli csövet

pedig ammónia csőnek hívják. Ezen csövek alapanyaga általános rendeltetésű kis

karbontartalmú ötvözetlen acél. Az egyes számmal jelölt kötés a két cső merőleges

kötését mutatja. A kettes és hármas számmal jelölt területen a két cső párhuzamos

kötéskialakítása látható.

Mivel a vállalat több féle abszorpciós hűtőszekrényt is gyárt, a fent látható

alkatrészek azokban is megtalálhatók, csak kissé eltérő geometriával, azonban a szóban

forgó kötések ezeken is ugyanúgy megtalálhatók. Az alábbi ábrán az RC165 típusú

aggregát ezen alkatrészének rajza látható. Ugyanazok a kötések vannak rajta kiemelve,

mint az előző ábrán.

16. ábra: Merőleges és párhuzamos kötéskialakítások RC165 típuson

Ezeket a kötéseket a továbbiakban ismertetésre kerülő két hegesztő munkahelyen

lehet elkészíteni. Ezek a munkahelyek még nincsenek bevezetve a gyártásba. Először az

elpárologtató cső és az ammónia cső kapcsolódásánál lévő merőleges kötést kell

megvalósítani egy speciálisan erre a célra tervezett készülékkel rendelkező ellenállás-

hegesztő berendezésen. Majd a másik munkahelyen el kell készíteni a párhuzamos

kötéseket.

- 33 -

Tehát az első lépésben a 17. ábrán látható berendezés segítségével az elpárologtató

cső és az ammónia cső összehegesztése történik a csövek merőleges

dudorhegesztésével.

17. ábra: A merőleges kötés elkészítésére szolgáló hegesztő berendezés

Az elpárologtató csövön egy lyuk van kialakítva, ennek a pereméhez hegesztik hozzá

az ammónia csövet, így biztosítva a csőszerkezeten belüli anyagáramlás lehetőségét. Az

elpárologtató csövön a lyuk környezete síkba le van munkálva annak érdekében, hogy

kontúrja valóban kör legyen, ne pedig két henger áthatása. Továbbá az ammónia cső

vége 60°-os nyílásszögű kúpban van kialakítva ezáltal a két munkadarab közötti

kontaktus elméletileg biztosítva van.

Elektródot

működtető

munka-

henger

Főkapcsoló

Kétkezes

indító

Hegesztő

készülék

Lábkapcsoló

- 34 -

18. ábra: Az alpárologtató csövön lévő lyuk kialakítása

19. ábra: Az ammónia cső végének kialakítása

Ezen a munkahelyen a hegesztési folyamat a következőképpen zajlik. Az elpárologtató

csövet belehelyezik a félkör keresztmetszetű vájatba. Az elektródok felőli végén egy

menetes ütköző pozícionálja. A cső másik végét az első hajlítási ív mentén rögzíti a

készülék. Ezt az elemet egy szögtárcsa segítségével lehet forgatni, ezzel forgatva az

egész munkadarabot. A forgatás tengelye egybeesik a lefektetett csőszakasz

tengelyével. Ennek köszönhetően különböző típusú aggregátok gyártása esetén is

elérhető, hogy a hegesztendő lyuk tengelye függőleges helyzetű legyen. Az

elpárologtató cső készülékbe helyezése után az ammónia csövet kell a helyére illeszteni,

amely az alábbi ábrán látható.

- 35 -

20. ábra: Az elektródok és a munkadarabok helyzete

Az ammónia cső végét a lyukba helyezik, majd a jobb oldali fix elektródnak támasztják.

A fix elektród tetején található egy műanyag elem, amely mágnessel van felszerelve, és

az ammónia cső biztosabb megtámasztását hivatott elősegíteni. Ez az elem

terméktípusonként eltérő. A cső másik végét egy felül üregesre munkált menetes

támasztékba kell tenni. Ezután a kétkezes indító megnyomásával a pneumatikusan

működtetett elektród rászorít az ammónia csőre, majd a lábpedállal elvégezhető a

hegesztés.

21. ábra: Munkadarab befogó készülék

Mágneses ütköző

elem

Felső elektród fix

része

Alsó elektród

Ammónia cső

Pneumatikus

működtetésű felső

elektród

- 36 -

A másik hegesztő állomáson az elpárologtató cső és az ammónia cső

párhuzamosan futó csőszakaszait rögzítik egymáshoz négy ponton. Ennek célja a

csövekben lévő közegek hőcserélési folyamatának elősegítése. Az eljáráshoz

alkalmazott hegesztő berendezés a 22. ábrán látható. Ez a kötés lényegesen egyszerűbb

konstrukciót igényel. A munkadarabot egy kézi megfogó készülékbe helyezik. Erre

munka- és balesetvédelmi szempontból van szükség, hogy a dolgozót védje az áramütés

veszélyétől. Minden típusnak külön készüléke van, amelybe beleillik az adott típusú

alkatrész. Ezután az elektródok közé kell helyezni a munkadarabot oly módon, hogy az

ammónia cső legyen felül. A felső elektródvég kialakítása olyan, hogy illeszkedik bele

az ammónia cső, így a munkadarab nem mozdul el a hegesztés során fellépő sajtolóerő

hatására. Végül a lábkapcsoló segítségével elvégezhető a hegesztés.

22. ábra: A párhuzamos kötések elkészítésére szolgáló hegesztő berendezés

Pneumatikus

munkahenger

Felső

elektród

Alsó elektród

(rézszövet)

Gázelszívó

Lábkapcsoló

- 37 -

Természetesen egy-egy ilyen aggregátban ennél jóval több alkatrész és ezáltal

jóval több kötés található, amelyeket már jelenleg ellenállás-dudorhegesztéssel

készítenek a vállalatnál. Ezért szeretnék bemutatni ezek közül néhányat. A 23. ábrán

látható kötés a fentebb tárgyalt merőleges kötéshez hasonló, itt is egy kisebb átmérőjű

cső merőleges belehegesztése valósul meg egy nagyobb átmérőjű csőbe. A vékonyabb

csövön kúpos kialakítást alkalmaznak hasonlóan a korábbihoz. A 24. ábrán az

úgynevezett elnyelető csőre hegesztett rögzítő pálcák láthatók, kiválóan példázva a több

dudorhegesztett kötés egyidejű létrehozását. Ezeket a kötéseket is külön hegesztő

berendezéseken speciális készülékek segítségével készítik [16].

23. ábra: Egy másik példa csövek merőleges kötésére hegesztés előtt (baloldalt) és

után (jobboldalt) [16]

24. ábra: Az elnyelető csőre hegesztett rögzítő pálcák [16]

- 38 -

4. AZ ELLENÁLLÁS-HEGESZTÉSI KÍSÉRLETEK ISMERTETÉSE

Az előző fejezetben részletezett párhuzamos és merőleges kötések vizsgálatával

foglalkozom ebben a fejezetben. Ezeket a hegesztési munkahelyeket még nem vezették

be a gyártásba. Jelen kísérletek célja a kötések megfelelőségének ellenőrzése, a gépek

megfelelő beállításainak megtalálása, ezek alapján pedig a gyártásba történő bevezetés

előkészítése. A vizsgálat menetét három részre bontottam. Első lépés a megfelelő

munkadarabok legyártása, előkészítése, valamint azok geometriájának leellenőrzése

ellenőrző sablon segítségével, melyeket erre a célra a gyártásban rendszeresítettek.

Második lépés a vizsgált hegesztett kötések szempontjából fontosnak vélt geometriai

méreteket lemérése és dokumentálása, végül a hegesztési kísérletek elvégzése.

4.1. Az előgyártmányok elkészítésének nyomon követése,

vizsgálata

4.1.1. Az elpárologtató cső legyártása, ellenőrzése

Az elpárologtató csövek legyártása a cső méretre szabásával kezdődik. Ezután

több lyukasztást is végeznek rajta. Az első lyukasztás után a többi műveletnél a lyuk

segítségével pozícionálják a munkadarabot. Tehát a lyukak egymáshoz viszanyított

megfelelő helyzete biztosított.

Az elpárologtató cső belsejébe egy úgynevezett hidrogéncsövet helyeznek és a két

csövet az egyik végződésnél összehegesztik robotizált VFI eljárással. A folyamat

teljesen automatizált, és a végzett műveletek nem befolyásolják a vizsgált hegesztési

műveletek körülményeit.

Ezután az elpárologtató csöveket NC típusú csőhajlító gépben adott geometriájúra

hajlítják. Fontos megjegyezni, hogy a munkadarab szorító patronba helyezésekor csak

axiális irányban van pozícionálva, ütköztetve, annak elfordulását nem gátolja semmi.

Tehát a lyuk tengelye, és a hajlítási tengely által bezárt szög állandósága nincs

biztosítva. A dolgozó szemmértékére van bízva a munkadarab pozícionálása. Ez

- 39 -

könnyen okozhatja az elpárologtató cső és az ammonia cső merőleges kötésének

sikertelenségét.

A legyártott munkadarabokat ellenőrző sablonba helyeztem ahogyan a 25. ábrán

látható. Az alapvető tapasztalat az volt, hogy minden munkadarabot bele tudtam

helyezni a sablonba, de némelyiket nehezen, és feszült benne. A merőleges kötés

számára kialakított lyuk nem mindig illeszkedett pontosan a sablonon lévő tüskébe.

Néhány próbadarabnál előfordult, hogy a cső vége kissé felfelé állt a sablon vízszintes

síkjához képest (26. ábra). Továbbá az elpárologtató cső vége általában 1-3 mm-re elállt

a tüskét tartalmazó függőleges felülettől (27. ábra). Az első hajlítás ívének pozíciója (28.

ábra) változó, néha teljesen felfekszik a sablon felületére, máskor tapasztalható

szögeltérés. Az eltérés mértéke nem nagy ugyan, de nem feltétlenül elhanyagolható,

mivel a merőleges kötés elkészítése során a készülék ezen ív mentén rögzíti a

munkadarabot.

25. ábra: Az elpárologtató cső ellenőrző sablonja

- 40 -

26. ábra: Az elpárologtató cső vége eláll a sablontól (fölfelé)

27. ábra: Az elpárologtató cső vége eláll a sablontól (oldalirányban)

28. ábra: Elpárologtató cső változó felfekvése a sablon felületére

4.1.2. Az ammónia cső legyártása, ellenőrzése

Az ammónia cső esetében is a gyártás a cső méretre vágásával kezdődik. Majd

mindkét végén kialakítják a 60°-os nyílásszögű kúpot egy erre a feladatra rendszeresített

célszerszámmal. Ahogyan a 29. ábrán megfigyelhető a kúpos vég nem azonos a

munkadarabokon, a kúp tengelye nem esik egybe a cső tengelyével.

- 41 -

29. ábra: A kissé eltérő ammónia cső végek

Ezután a munkadarabokat megfelelő geometriájúra hajlítják egy NC típusú

csőhajlító gépben. A dolgozó ebben az esetben is kézzel pozícionálja a csöveket, de itt

nem okoz problémát, mivel ezen az alkatrészen nincsenek lyukasztások és egyéb

kimunkálások.

A legyártott próbadarabokat ellenenőrző sablonba helyeztem. Mindegyik darab

esetében azt tapasztaltam, hogy bele lehet helyezni a sablonba, de feszül benne, illetve

a kúposra hegyezett – hegesztendő – vég kissé eláll a sablontól (31. ábra).

30. ábra: Az ammónia cső ellenőrző sablonja

- 42 -

31. ábra: Az ammónia cső eláll a sablontól

4.2. Munkadarabok összehasonlítása a gyártmányrajzzal mérések

útján

4.2.1. Az elpárologtató cső esetében

Öt darab elpárologtató csövön, illetve a mintadarabon végeztem méréseket. A

mintadarab a gyártásban rendszeresített etalon, és a legyártott alkatrészek ellenőrzésére

szolgál. Összesen öt geometriai méretet dokumentáltam. A 6. táblázatban a mérési

eredmények láthatók.

A mérések kivitelezése:

➢ Cső végének hossza: merőlegesség biztosítása mellet digitális, 600-as

magasságmérővel végeztem a mérést, és a szükséges számításokat elvégeztem. A

munkadarabok méretei megegyeznek a gyártmányrajzon feltüntetettel, szórása

kicsi.

➢ Lyuk átmérője: digitális, 150-es tolómérővel végeztem a mérést. Körülbelül 0,2-

0,3 mm-el kisebb a gyártmányrajzhoz képest, de szórása kicsi.

➢ Lyuk távolsága a csővégtől: digitális, 150-es tolómérővel végeztem a mérést, a

szükséges számításokkal. A munkadarabok mérete egyezik a gyártmányrajzon

feltüntetettel. Szórása kicsi.

- 43 -

➢ Első ív szögeltérése: digitális szögmérővel végeztem a mérést, az első egyenes

csőszakasz leszorításával. Ez a szög minden esetben kisebb, a rajzhoz képest. A

mintadarab esetében ez a szög 0º.

➢ Az első és második hajlítási sík által bezárt szög: digitális szögmérővel végeztem

a mérést. Az értékek szórása kicsi.

6. táblázat: Elpárologtató cső mérési adatok

4.2.2. Az ammónia cső esetében

Öt darab ammónia csövön, illetve a mintadarabon végeztem méréseket. Összesen

hat geometriai méretet dokumentáltam. Az alábbi táblázatban a mérési eredmények

láthatók.

A mérések kivitelezése:

➢ Hegesztendő vég magassága: digitális, 600-as magasságmérővel végeztem a

mérést úgy, hogy a két középső csőszakasz mentén fektettem fel az asztalon.

Körülbelül 3-4 mm-el kisebb értékeket mértem a térbeli modellről levett mérethez

képest. Szórása ennek is kicsinek mondható.

Mér

et

meg

nev

ezés

e

Elp

áro

log

tató

cső

vég

ének

hoss

za,

mm

Ly

uk

táv

ols

ága

a vég

től,

mm

Ly

uk

átm

érő

je,

mm

Els

ő í

v

szö

gel

téré

se,

°

Haj

lítá

si s

íko

k

álta

l b

ezár

t

szög

, °

Névleges

méret 244,50 25,45 5,10 1,75º 36,00°

Alsó tűrés -1,00 -0,20 -0,10 -0°30’ -1,00º

felső tűrés 1,00 0,20 0,10 0°30’ 1,00º

1. próbadarab 244,21 25,04 4,87 1,00º 38,00º

2. próbadarab 244,65 24,50 4,87 1,20º 39,00º

3. próbadarab 245,19 24,90 4,8 1,10º 37,50º

4. próbadarab 244,29 25,18 4,86 1,20º 37,60º

5. próbadarab 244,22 24,67 4,91 0,90º 37,40º

Minta 247,15 25,66 4,93 0,00º 39,00º

Min. érték 244,21 24,50 4,80 0,00º 37,40º

Max. érték 247,15 25,66 4,93 1,20º 39,00º

Átlag 244,95 24,99 4,87 0,90º 38,08º

Szórás 1,14 0,41 0,05 0,46º 0,74º

- 44 -

➢ Másik vég magassága: digitális, 600-as magasságmérővel végeztem a mérést úgy,

hogy a két középső csőszakasz mentén fektettem fel az asztalon. A mért értékek

körülbelül megegyeznek a térbeli modellen mért értékkel, tűrésmezőn belül

vannak.

➢ Első hajlítás szöge: mechanikus és digitális szögmérővel is elvégeztem a mérést.

A mért értékek szórása kicsi, de körülbelül 2º-al nagyobbak, a gyártmányrajzhoz

képest.

➢ Végpontok távolsága: a második és a harmadik szakasz mentén fektettem föl az

asztalra. Az első és második szakaszt pedig merőleges léchez szorítottam. A

méreteket digitális, 600-as elektromos tolómérővel mértem meg. Az értékek

szórása kicsi, tűrésmezőn belül vannak.

➢ Hegesztendő vég hossza: a csöveket asztalra fektetve mérőszalag segítségével

mértem meg. A mért értékek 1-2 mm-el nagyobbak a gyártmányrajzhoz képest.

➢ Második szakasz hossza: a csövet asztalra fektetve mérőszalag segítségével

mértem meg. Az értékek szórása kicsi, megfelel a gyártmányrajznak.

7. táblázat: Ammónia cső mérési adatok

Mér

et

meg

nev

ezés

e

Heg

eszt

end

ő

vég

mag

assá

ga,

mm

Más

ik v

ég

mag

assá

ga,

mm

Els

ő h

ajlí

tás

szöge,

°

Vég

po

nto

k

távols

ága,

mm

Heg

eszt

end

ő

vég

ho

ssza

, m

m

Más

odik

szak

asz

hoss

za,

mm

Névleges

méret 100,90 159,00 32,20º 250,60 27,00 60,30

Alsó tűrés -1,00 -1,00 -1,00º -2,00 -1,00 -1,00

felső tűrés 1,00 1,00 1,00º 2,00 1,00 1,00

1. próbadarab 96,97 158,45 34,00º 249,80 28,00 59,00

2. próbadarab 97,12 158,34 34,50º 249,89 29,00 60,00

3. próbadarab 97,27 158,19 34,00º 249,21 29,00 60,00

4. próbadarab 97,28 158,31 34,50º 249,06 28,00 61,00

5. próbadarab 97,09 158,16 34,00º 249,18 28,50 60,00

Minta 97,47 160,22 38,50º 246 33,00 56,00

Min. érték 96,97 158,16 34,00º 246,00 28,00 56,00

Max. érték 97,47 160,22 38,50º 249,89 33,00 61,00

Átlag 97,20 158, 61 34,92º 248,86 29,25 59,33

Szórás 0,18 0,79 1,77º 1,44 1,89 1,75

- 45 -

4.3. A hegesztési kísérletek elvégzése

4.3.1. A merőleges kötések elkészítése

Megkíséreltem a merőleges kötés létrehozását az előző fejezetben ismertetett

módon megvizsgált munkadarabok esetében. Sajnos azonban azt tapasztaltam, hogy

nem jött létre minden darabon az elfogadható minőségű kötés. A merőleges kötéseknek

körülbelül az egyharmada bizonyult elfogadhatónak a vizuális vizsgálat során, ugyanis

a munkadarabok nagy részén a hőhatásövezet nem volt folytonos körbefutású, hanem

hol szélesebb, hol keskenyeb volt. Ebből arra következtetek, hogy alapvetően az a

probléma, hogy nem jön létre a megfelelő kontaktus az elpárologtató csövön kialakított

lyuk pereme és az ammónia cső kúpos vége között. Első sorban a lyuk pozícióját

vizsgáltam meg. Azt tapasztaltam, hogy mindegyik elpárologtató cső esetében a lyuk

óramutató járásának megfelelő irányban – a készülékkel szemben állva – el van fordulva

a már korábban említett mintadarabon lévő lyukhoz képest. Vagyis amikor a készüléken

lévő szögtárcsát úgy állítottam be, hogy a mintadarabon a lyuk tengelye függőlegesen

álljon, akkor a munkadarabokon a lyuk el volt fordulva minden esetben. Elképzelhető,

hogy ez az eltérés a hajlító gépnél való helytelen pozícionálás eredménye. Azonban ha

ez jelentené a probléma forrását, akkor arra számítanék, hogy a lyuk hol az egyik, hol a

másik irányba van elfordulva. A hegesztő készüléken lévő szögtárcsát körülbelül 13º-ra

kellett állítanom ahhoz, hogy függőleges legyen a lyuk tengelye (mintadarab esetén ez

a szög 3º volt). Ebben a pozícióban azonban az elpárologtató cső megakadályozza, hogy

az ammónia cső nekidőljön a fix elektródnak. Így az ammónia cső tengelye, és a lyuk

tengelye nem esik egybe, szöget zárnak be egymással.

32. ábra: Az ammónia csövet nem lehet beleilleszteni a fix eletródba

- 46 -

4.3.2. A párhuzamos kötések elkészítése

A párhuzamos kötésekkel szemben nincsenek különösebb követelmények

támasztva. Funkciója csupán annyi, hogy biztosítsa a két csőszakasz együttfutását. Erre

azért van szükség, mert a hőcserélési folyamat így tud végbemenni. Ezek a kötések

nincsenek kitéve külső igénybevételnek. A hegesztési folyamat elvégzése során a

munkadarab megfogó készülékbe helyezése nehézkes, különösen az ammónia cső

végének rögzítése. Valamint a készülék túl nehéz, amelynek emelgetését hosszútávon

megterhelőnek találom. Mindezek ellenére gond nélkül el tudtam készíteni a négy darab

párhuzamos kötést a munkadarabokon, és a kötések megfelelő minőségűek voltak. Ez a

munkaállomás azért nincs bevezetve gyártásba, mert ugyanazon a VFI hegesztő

állomáson elkészítik, ahol a merőleges kötéseket is.

4.4. Az ammónia cső és az elpárologtató cső merőleges kötésének

további vizsgálata

Az előbbi fejezetben ismertetett kísérleteimből arra a megállapításra jutottam,

hogy az elpárologtatón lévő lyuk tengelye és az ammónia cső hegesztendő végének

tengelye nem esik egybe. A probléma megszüntetésére két lehetséges megoldást látok.

Az egyik lehetőség, hogy az ammónia cső végén lévő hajlítás szögének

növelésével elérhetem, hogy az ammónia cső belesimuljon a fix felső elektródba,

anélkül, hogy az ammónia cső beleütközzön az elpárologtató csőbe. Ezt felismerve

elkezdtem kísérletezni az ammónia cső hajlítási szögének növelésével. Azt

tapasztaltam, hogy a hajlítási szöget 40 - 42º-ra növelve jobb kontaktus érhető el, de az

ammónia cső tengelye és a lyuk tengelye így sem esik egybe teljesen. Az alábbi

makroszkópi felvételen jól megfigyelhető ennek hatása (33. ábra). A jobb oldali részen

nagyon kicsi a hőhatásövezet, illetve nagy mértékű fröcskölés nyoma látható.

- 47 -

33. ábra: Merőleges kötés csiszolatának makroszkópi felvétele

Továbbá az ammónia cső nekinyomódik az elpárologtató csőnek, amikor a felső

elektródok összezárnak. Ennek következtében a párhuzamosan futó – összehegesztendő

– csőszakaszok eltávolodnak egymástól. Ezzel véleményem szerint jelentős mértékű

maradó feszültség keletkezik mind a merőleges, mind a párhuzamos kötés létrehozása

során. Próbálkozásaim alapján az ammónia cső hajlítási szögének körülbelül 46º-osra

növelésével elérhető, hogy a cső merőlegesen álljon, azonban szükséges az utolsó

szakasz hosszának csökkentése (körülbelül 6 mm-el) ahhoz, hogy pozícióba lehessen

helyezni az ammónia csövet. Azonban ezt a megoldásváltozatot elvetettem, mivel a

gyártmányrajz szerint az ammónia cső végének hajlítási szöge 32,2°, a szöget 46°-ra

növelve jelentős mértékben eltérnék a gyártmányrajztól.

Másik lehetőség az elpárologtató csövön lévő lyuk helyzetének változtatása. Tehát

megpróbáltam olyan elpárologtató csöveket előállítani, amelyeken a lyuk optimális

pozícióban helyezkedik el. Ezt úgy értem el, hogy az elpárologtató csöveket hajlító

célgépbe az előgyártmányt kissé elfordítva helyeztem bele. Ily módon sikerült olyan

munkadarabokat előállítanom, amelyeken a hegesztendő lyuk megfelelő – a

mintadarabon lévő lyukhoz hasonló – pozícióban van. A hegesztő készüléken a

szögtárcsa 3°-ra volt állítva. Az alábbi képeken látható, hogy az ammónia cső már

merőlegesen áll a lyuk fölött.

- 48 -

34. ábra: Az elektródba mart vájatba illeszkedő ammónia cső

35. ábra: Szépen együtt futó ammónia cső és elpárologtató cső szakaszok

A párhuzamosan futó csőszakaszok is szépen illeszkednek egymáshoz. A pofák

összezárásakor az elpárologtató cső nem nyomódik neki az ammónia csőnek, ahogy az

korábban megtörtént. Ebben az esetben nincs szükség az ammónia cső geometriájának

megváltoztatására, az ammónia csövet be lehet illeszteni a fix elektródba. A cső végének

tengelye függőleges pozícióban van.

Az így kialakított próbadarabokkal elvégeztem a hegesztési kísérleteket. A

szemrevételezéskor a kötéseket megfelelőnek minősítettem, a hőhatásövezet kellően

nagy mértékű és folytonos körbefutású volt a munkadarabokon. Ezek után a kötéseket

- 49 -

nyomáspróbának vetettem alá. A kísérlet elvégzése úgy történik, hogy az ammónia cső

végét, illetve az elpárologtató cső másik végén lévő lyukat behegesztik lánghegesztő

eljárással, az elpárologtató cső nyitott végére pedig egy csatlakozót hegesztenek. A

csatlakozó segítségével a munkadarabot csatlakoztatjuk a nyomáspróbázó

berendezéshez. A munkadarabot víz alá helyezzük, és szépen lassan növeljük a

csőszerkezetben a nyomást egészen 60 bar nyomásig. Amennyiben nem tapasztalunk

semmilyen rendellenességet, fenntartjuk a terhelést körülbelül tíz másodpercig, majd

lassan levesszük a nyomást. Ugyanezzel az eljárással és ezen a nyomáson tesztelik az

elkészült abszorpciós aggregátokat, mielőtt felszerelik a hűtőszekrény hátuljára. A

nyomáspróba során nem tapasztaltam szivárgást, tehát a kötések elfogadhatók. A

nyomáspróba után csiszolatokat készítettem a merőleges kötésekről. Sajnos több

makroszkópi felvételen is láthatók voltak anyagfolytonossági illetve összeolvadási

hibák, ahogyan az alábbi ábrán is látható. Ezen kötések élettartama megkérdőjelezhető.

36. ábra: A merőleges kötés csiszolatának makroszkópi felvétele

Tehát az elpárologtató csövön lévő lyuk pozíciójának módosításával sikerült javítani a

hegesztett kötések minőségén. A reprodukálhatóan jó minőségű kötés létrehozásának

biztosításához mindenképpen szükség lenne a hajlításnál az elpárologtató csövet

valamilyen pozícionáló készülék segítségével helyezni a hajlító gép patronjába.

Azonban nem kis kihívást jelenthet egy olyan pozícionáló készülék készítése, amely

kellő pontosságú.

- 50 -

Az általam végzett makroszkópi vizsgálatok menete:

1. Sarokköszörű segítségével a próbatest kimunkálása a munkadarabból oly módon,

hogy a megfelelő metszet kerüljön felszínre.

2. A vizsgálandó felület csiszolása, polírozása Struers LaboPol-1 típusú berendezés

segítségével. Két lépésben történik, először 125 µm (US#120) típusú

csiszolóvászonnal vízhűtés mellett, majd 18 µm (US#500) típusú

csiszolóvászonnal a lehető legsimábbra polírozzuk.

3. Ezt követően 4 százalékos NITAL oldatban kimaratjuk a felületet annak

érdekében, hogy a kötés egy kissé elszíneződjön, ezáltal jobban szemügyre vehető

legyen.

4. Az oldatból kivéve bő víz alatt alaposan megmossuk a próbatestet, hogy a résekből

is eltávolítsuk a marószert, majd sűrített levegő segítségével megszárítjuk.

5. Végül Euromex digitális mikroszkóp segítségével tanulmányozzuk a kötést, illetve

felvételt készítünk arról.

- 51 -

5. A TECHNOLÓGIAI PARAMÉTEREK MEGHATÁROZÁSA

A továbbiakban a merőleges kötés ellenállás-dudorhegesztésénél alkalmazandó

technológiai paraméterek meghatározásával foglalkozom. A fentebb ismertetett

kísérletek során szerzett tapasztalatokat felhasználva igyekeztem kikísérletezni a helyes

technológiai paramétereket. A hegesztési paraméterek beállítására szolgáló panel a 37.

ábrán látható. Az ábrán egyes számmal jelöltem az időtartamok beállítására szolgáló

ablakot. Itt periódusban lehet megadni az előszorítási időt, a hegesztési főidőt, az

utánsajtolási időt és a szünet időt. Kettes számmal jelölt potenciométerrel az

áramfelfutási idő állítható be szintén periódusban. A hármas számúval pedig az áram

erősségét lehet beállítani százalékos értékben, sajnos a vállalatnál nem állt

rendelkezésünkre megfelelő dokumentáció arról, hogy milyen nagyságú áramerősség

érhető el ezzel a hegesztő berendezéssel. A négyes számú kapcsolóval be lehet állítani,

hogy árammal vagy áram nélkül menjen végbe a hegesztési ciklus.

37. ábra: A hegesztő berendezés paraméter beállító panelje

A korábbi hegesztési kísérleteim során bizonyossá vált, hogy a legnagyobb

problémát a nem megfelelő kontaktus jelenti. Ennek okán megpróbáltam növelni a

sajtolóerő mértékét, hogy az annak hatására bekövetkező képlékeny alakváltozások

segítségével hozzam létre az optimális kontaktust. Azonban a sajtolóerő növelésével azt

tapasztaltam, hogy az elektródok elcsúsznak az ammónia csövön, a jelenlegi megfogó

szerkezet nem alkalmas a megnövelt elektróderő átadására. Az elektródpár

szorítóerejének növelése pedig nem tanácsos az ammónia cső esetleges roncsolódása

miatt. Az elektróderőt a nyomás beállítására szolgáló szelep segítségével beállítottam

- 52 -

arra a maximális értékre, amikor még nem csúszik meg az elektródpár az ammónia

csövön, ez körülbelül 1,75 bar nyomáson volt. Sajnos nem állt rendelkezésemre

megfelelő dokumentáció arról, hogy az adott nyomás mekkora sajtolóerőt jelent kN-ban

ennél a hegesztő berendezésnél.

Továbbá a nagyobb hőmennyiség bevitelével is kísérleteztem a jobb összeolvadás

érdekében. A keletkező hőmennyiség növelésének egyik módja a hegesztő áramerősség

növelése. Azt tapasztaltam, hogy az áramerősség fokozatos növelésével a fröcskölés

mértéke is egyre jelentősebb lett. Véleményem szerint ennél a kötésnél csak nagyon

minimális fröcskölés megengedett, hiszen a munkadarabok rendkívül kis felületen

érintkeznek, és a fröcskölés következtében pont az érintkezési pontokról kerül ki az

anyag, jelentős mennyiségű hőt is elvonva az alapanyagoktól. Ezt figyelembe véve a

hegesztő áramerősséget 77%-ban maximalizáltam. A hőbevitel mennyiségének

növelésének másik módja a hegesztési idő növelése. A következőkben egy, kettő és

három periódusos hegesztéssel kísérleteztem. Az egy periódussal történő hegesztés

sikertelen volt. Kísérletet tettem a 3 periódusos hegesztési idővel történő hegesztésre,

amelynek az eredménye az lett, hogy az ammónia cső anyaga kissé rálapult az

elpárologtató csőre, vagyis az olvadt alapanyag került a felszínre, ami ezáltal érintkezett

a levegő gázaival.

38. ábra: A 3 periódusos hegesztési idővel készített kötés

Mivel a hegesztési idő csak egész periódusban választható meg, így a két periódussal

történő hegesztés bizonyult a legjobb megoldásnak. Ezek alapján a technológiai

paramétereket a következő táblázatban összegzem.

- 53 -

8. táblázat: A hegesztő eljáráshoz tartozó technológiai paraméterek

Előtartási

idő, per.

Utántartási

idő, per.

Hegesztési

idő, per.

Áramfel-

futás, per.

Áramerősség,

%

Elektród-

erő, bar

30 8 2 1,3 77 1,75

Az ilyen módon meghatározott technológiai paraméterek mellett több munkadarab

hegesztését is elvégeztem. A kötések vizuális vizsgálata során megállapítottam, hogy az

ammónia csövön a hőhatásövezet minden esetben megfelelő méretű és egyenletesen

körkörös mintát mutat. Az elpárologtató csövön is meg lehetett figyelni egy rendkívül

kismértékű, de szabad szemmel is látható hőhatásövezetet. Ezek után az elkészült

munkadarabon elvégeztem a nyomáspróbát. A kísérlet során nem tapasztaltunk

semmilyen mértékű szivárgást sem, tehát a kötések jónak mondhatók. Ezután az

elpárologtató cső tengelyével párhuzamos síkban metszetet készítettem a merőleges

kötésről, majd tanulmányoztam azt. Ennek makroszkópi felvétele a 39. ábrán látható. A

kísérlet igazolja, hogy jó minőségű kontaktus megvalósítása esetén a jelenleg

alkalmazott technológiai paraméterek alkalmasak az elvárt kötés megvalósítására.

39. ábra: A második merőleges kötés makroszkópi felvétele

- 54 -

6. A KRITIKUS MÉRETEK TŰRÉSEINEK MEGHATÁROZÁSA

A továbbiakban a merőleges dudorhegesztés szempontjából kritikus geometriai

méretek tűréseinek meghatározásával foglalkozom. Ezek a méretek az elpárologtató

csövön lévő lyuk tűrései, illetve az ammónia cső végén lévő hajlítás tűrése. Az elvégzett

kísérletek alapján úgy gondolom, hogy csak nagyon kis mértékű eltérés engedhető meg.

Ugyanis, ha a felületek helyileg nem érintkeznek, vagy érintkeznek, de nem adódik át a

kellő mértékű sajtolóerő, akkor nem jön létre a megfelelő minőségű kötés.

Először az elpárologtató csövön lévő lyuk tengelyének a dőlésszögét vizsgáltam

meg azt, hogy mennyire fordulhat el a cső tengelyére merőleges síkban. Természetesen

ez az eltérés a hegesztő készüléken lévő szögtárcsa segítségével bizonyos határok között

korrigálható. Azonban ez sorozatgyártásba szánt technológia, ahol nem életszerű, hogy

a dolgozó minden munkadarabnál külön beállítsa a szögtárcsát. A lyuk tengelyének

dőlésszögét a lyukasztó készülék pontossága, illetve a hajlító gépbe helyezett

munkadarab pozícionálásának pontossága határozza meg. Az elpárologtató csövön lévő

lyuk helyzetének tűrését úgy próbáltam meghatározni, hogy először beállítottam a

hegesztő készüléken lévő szögtárcsát úgy, hogy a lyuk tengelye függőleges legyen, majd

ehhez képest elfordítottam bizonyos szöggel a szögtárcsát. Először 5°-os eltéréssel

kezdtem. Két munkadarab hegesztésén keresztül megállapítottam, hogy az eredmény

rendkívül kiszámíthatatlan, az első esetben – ekkor a hegesztő gépet kezelő ember

szemszögéből jobbra volt eltolódva a lyuk – a hőhatásövezet folytonos, azonban a

második esetben – a lyuk balra volt eltolódva – az egyik oldalon egyáltalán nem jött

létre kötés.

40. ábra: Az 5°-os eltéréssel készített kötések

- 55 -

A bal oldali képen a hegesztés során bekövetkező nagymértékű fröcskölés nyomai is

felfedezhetők. Nyilvánvaló, hogy a megbízható technológiához nem engedhető meg

ekkora hiba a lyuk helyzetét tekintve. Ezért a következő munkadarabokat 3°-os

szögeltéréssel hegesztettem meg. Ezek a kötések jellegre hasonlóak lettek, azonban

ebben az esetben is túlzott mértékű fröcskölést tapasztaltam, illetve az elpárologtató

csövön a hőhatásövezet kisebb volt a kelleténél. Ekkora eltérés már talán megengedhető

lenne, azonban a hegesztő gépet kezelő személy részéről gondos odafigyelés, és a

szögtárcsa esetleges állítása szükséges lehet.

41. ábra: A 3°-os eltéréssel készített kötések

A következők során olyan kötéseket készítettem, melyeknél csupán 1°-os eltérést

állítottam be. Az eredmények hasonlóak lettek, mint abban az esetben, amikor

igyekeztem a lyuk tengelyét pontosan függőleges helyzetbe állítani. Az ammónia

csövön a hőhatásövezet minden esetben körkörös, és az elpárologtató csövön is látható

volt a keskeny hőhatásövezet.

42. ábra: Az 1°-os eltéréssel készített kötés

- 56 -

A kísérlet eredményei alapján megállapítottam, hogy a lyuk helyzetének tűrése +/– 1°.

Tehát, a lyuk tengelye egy fokkal elfordulhat a névlegestől, mert ekkor még a kúpos

kialakítású ammónia cső és a sajtolóerő segítségével létrehozható a megfelelő minőségű

érintkezés a két felület között.

Ezután az elpárologtató csövön lévő lyuk fedéllel ellátott végtől mért távolságának

tűrését vizsgáltam meg. Ennek a méretnek a pontosságát alapvetően a lyukasztó

készülék határozza meg. A korábbi hegesztési kísérleteim során megállapítottam, hogy

ez a méret különösen fontos a merőleges kötés szempontjából, mivel, az ammónia cső

pontosan illeszkedik a felső elektródpárba, így a kúpos kialakítása ellenére sem tudja

megfelelően korrigálni az axiális irányú eltérést. Ezáltal nem alakul ki körkörösen a

megfelelő kontaktus. A különböző elpárologtató cső típusokon a lyuk végtől mért

távolsága eltérő, ezért ennek beállítására a hegesztő készüléken egy menetes ütköző

segítségével van lehetőség. Ezt kihasználva végeztem hegesztési kísérleteket az

optimálistól eltérő helyzetekben. Előszőr körülbelül egy milliméteres eltéréssel

végeztem hegesztéseket. Sajnos pontos mérést nem tudtam kivitelezni. A kötéseket

töretvizsgálatnak vetettem alá, vagyis a felhegesztett ammónia csövet kitörtem a

helyéről annak érdekében, hogy megvizsgáljam az ammónia csövön kirajzolódó

hőhatásövezetet. Az alábbi ábrán látható, hogy az egy milliméteres eltérés elég volt

ahhoz, hogy a kötés sikertelenné váljon, ugyanis a lyuk jobb oldalán nem alakult ki az a

vékony hőhatásövezet.

43. ábra: A lyuk axiális irányban történő eltolódásának következménye

- 57 -

Ezután 0,5-0 milliméteres eltéréstartományban hajtottam végre próbahegesztéseket.

Egy ilyen kötés elpárologtató csöve látható a következő ábrán. A lyuk körül a keskeny

hőhatásövezet jól látható, a kötést megfelelőnek minősítettem. Tehát a lyuk végtől mért

távolságának elfogadható eltérése ± 0,5 mm.

44. ábra: A 0,5 milliméteres eltéréssel készített kötés elpárologtató csöve

Végül az ammónia cső végén lévő hajlítási szög tűrésének meghatározásával

foglalkoztam. A készülék kialakításánál fogva a szorító pofák mindig igyekeznek a cső

végét függőleges helyzetbe kényszeríteni. Viszont a hajlítás utáni csőszakasz

elhelyezkedése változik a hajlítási szög módosításával, és kialakul a már korábban

említett jelenség, hogy a két cső egymásnak nyomódik, megakadályozva az ammónia

cső fix elektródba való illeszkedését. A hajlítási szög növelésével a merőleges kötés

gond nélkül létrehozható, azonban a párhuzamosan futó csőszakaszok elállnak

egymástól, így amikor azokat a csöveket rögzítjük – a csövek párhuzamos kötése –

egymáshoz, akkor kismértékű maradó feszültség keletkezik a hegesztett szerkezetben.

Úgy tapasztaltam, hogy a névleges szögtől való 2°-os eltérés még nem jelenthet

problémát. Ezzel szemben a hajlítási szög csökkentésével kapcsolatban már mások a

tapasztalataim. A hajlítási szög csökkentése azt eredményezi, hogy az elektródok

összezárásakor az ammónia cső vége nem tud megfelelően függőleges helyzetbe állni,

mivel a párhuzamosan futó csőszakaszok mentén az ammónia cső nekifeszül az

elpárologtató csőnek. Ha az ammónia cső nem merőleges az elpárologtató cső

tengelyére, akkor nem jön létre a megfelelő kontaktus az ellenállás-hegesztéshez, ezért

ebben az irányban nem megengedhető az eltérés. Ennek megfelelően az ammónia cső

végén lévő hajlítási szög tűrésének a +2°/–0°-ot javaslom.

- 58 -

7. JAVASLATOK A KÖTÉS VIZUÁLIS ÉRTÉKELÉSÉRE, ÉS

SZÚRÓPRÓBASZERŰ RONCSOLÁSOS ELLENŐRZÉSÉRE

Mint ahogyan a legtöbb gyártási folyamat esetében, úgy a hegesztés során is

rendkívül fontos, hogy a létrehozott terméket leellenőrizzük, annak megfelelőségéről

meggyőződjünk. Ezek a vizsgálatok általában költséggel járnak, illetve növelik a

gyártási időt mégis szükséges, mert selejtet gyártani a legnagyobb veszteség. Minden

egyes legyártott aggregát mielőtt a festőkamrába kerülne nyomáspróbán esik át.

Természetes, ha valamelyik dudorhegesztett kötés nem megfelelő, akkor az itt általában

kiszűrhető, de a hibák javítása ebben az állapotban már sokkal nehezebb és

költségesebb, ezért mindenképpen érdemes a kötéseket azonnal az elkészülésük után

valamilyen módon és gyakorisággal ellenőrizni.

A legkézenfekvőbb ellenőrzési módszer a vizuális vizsgálat, más néven

szemrevételezés. Ez minden egyes darabon elvégzendő a hegesztő berendezés

mindenkori kezelője által. A vizsgálat abból áll, hogy a dolgozó körbeforgatja a

munkadarabot és megvizsgálja a hőhatásövezetet. Jó minőségű kötés esetében az

ammónia csövön a hőhatásövezet 2-3 mm széles folytonos sávban fut körbe. Továbbá

az elpárologtató csövön is van egy nagyon keskeny hőhatásövezet körbe az ammónia

cső csatlakozásánál. Ez utóbbi nagyon fontos, ugyanis a kísérleteim során néhányszor

azt tapasztaltam, hogy az ammónia csövön kialakult az elvárt hőhatásövezet, de az

elpárologtató csövön nem, és ezeknél a kötéseknél nem is jött létre a megfelelő

összeolvadás. A vizuális vizsgálathoz az is hozzátartozik, hogy hegesztés során figyelni

kell a fröcskölést, hiszen a nagy mértékű fröcskölés önmagában utal a kötés

sikertelenségére.

Ezen felül fontosnak tartom a kötések roncsolásos vizsgálatát. A merőleges kötés

esetében töretvizsgálat elvégzését javaslom minden huszadik elkészített munkadarabon.

Később ammennyiben a kötések megfelelőnek bizonyulnak, ez a szám ötvenre

növelhető. A töretvizsgálat abból áll, hogy kézzel kitörjük az ammónia csövet a helyéről.

A jó minőségű kötést legalább tízszer egyik, illetve másik irányba kell hajtogatni, mire

a cső kitörik a helyéről. Miután az ammónia cső kitört érdemes megvizsgálni a két

- 59 -

munkadarabon a töretfelületet, mert ahogy fentebb is említettem ilyenkor jobban

megfigyelhető az elpárologtató csövön a hőhatásövezet, valamint az ammónia cső végén

is látható, hogy a kötés körkörös volt-e.

45. ábra: Az elpárologtató cső és az ammónia cső töretfelülete

Továbbá javaslom a napi egy makrovizsgálat elvégzését egy szúrópróbaszerűen

kiválasztott kötésen. Javaslom, hogy a metszetet az alpárologtató csőre merőleges

síkban munkálják ki, mert akkor ellenőrizni lehet a lelapolás megfelelőségét az

elpárologtató csövön. A makrovizsgálatra azért van szükség, hogy segítségével ki

lehessen szűrni az olyan anyagfolytonossági és összeolvadási hibákat, amelyek

jelenlétekor a kötés ugyan még elviseli a nyomáspróbát, de csökkentheti annak

élettartamát.

- 60 -

ÖSSZEFOGLALÁS

Jelen dolgozatomban az általános rendetetésű ötvözetlen szerkezeti acélból készült

merőleges és párhuzamos helyzetű csövek ellenállás-hegeszthetőségét vizsgáltam. A

szakirodalom feldolgozása során hazai és nemzetközi források tanulmányozásával

rálátást nyertem az ellenállás-dudorhegesztés alapjaira, a technológiánál alkalmazható

kötéskialakításokra. A következőkben megismerkedtem a Dometic Zrt-nél alkalmazásra

szánt kötéskialakításokkal és berendezésekkel. Hegesztési kísérleteket végeztem annak

megállapítása érdekében, hogy az előgyártmányok pontossága milyen hatással van a

létrehozható kötés minőségére. Továbbá kísérleteket végeztem a hegesztés során

alkalmazandó technológiai paraméterek körének meghatározására, és az

előgyártmányok dudorhegesztés szempontjából kritikus méreteinek tűrésezésére.

Az elvégzett kísérletek és vizsgálatok alapján bebizonyosodott, hogy helyes

geometriával rendelkező munkadarabok esetén, vagyis a megfelelő kontaktus

biztosításával a technológia alkalmas a vizsgált hegesztett kötések elkészítésére

megfelelő minőségben. Ezt bizonyítja a számos darabon elvégzett nyomáspróba. Sajnos

az ellenállás-dudorhegesztés előnyei ellenére jelentős korlátot jelent az, hogy az exogén

hegesztő eljárásokhoz képest rendkívül érzékeny az előgyártmány pontatlanságára.

Ezért megeshet, hogy a két technológia közötti átállás során újra kell tervezni az

előgyártmányok gyártási folyamatát, és fontolóra kell venni az alkalmazandó

berendezések körét. Előfordulhat, hogy maga a gyártmány kialakításának módosítása is

szükséges. Az általam megállapított követelmények betartása az előgyártmányok

geometriájára vonatkozóan nem lehetetlen feladat. A merőleges kötés esetében a

legfőbb problémát az elpárologtató cső pozícionálása jelenti, amikor azt a hajlító gépbe

helyezik. Ennek megoldása nélkül ugyanis elképzelhetetlennek tartom a megfelelő

minőségű kötés reprodukálhatóságának garantálását.

- 61 -

SUMMARY

In my composition I investigated the resistance weldability of normally and

parallelly positioned unalloyed steel tubes. During processing of national and

international literatur I could get to know the projection welding and the possible joint

designs. After this I got acquainted with the special joint designs and welding machines

which can be found in Dometic Ltd. Under the follows I dealt with welding experiments

to establish the resistance weldability of steel tubes. Furthermore I analised the effect of

workpieces’ precision to the weld quality. Then I performed tests to determine the

process parameters which can be used in these projection welding processes. And I

assigned the tolerance of some geometric measurement of the workpieces which are

critical in the aspect of resistance weldability.

Due to the performed experiments and measurements I found these joint weldable

with projection welding process in case of punctually fabricated workpieces. The

acceptable quality of welded joints are supported by the 60 bar pressure tests.

Unfortunately projection welding has a limit. This welding process is more responsive

to the punctuality of workpieces compared with exogenous welding processes. Because

of this the conversion between exogenous welding processes and projection welding is

not effortless all the time. Probably we have to change the manufacturing processes of

the welded products and the applied machines. Sometimes we have to change the

geometry of these products. In my opinion those steel tube products can be made the

geometrical requirements which were determined by me.

- 62 -

IRODALOMJEGYZÉK

[1] Gépipari tudományos egyesület: Hegesztés és rokon technológiák, ISBN 978-963-

420-910-2, 2007

[2] Dr. Balogh András, Dr. Schäffer József, Dr. Tisza Miklós: Mechanikai

Technológiák, Miskolc, 2007

[3] Dr. Baránszky-Jób Imre: Hegesztési kézikönyv, ISBN 963 10 6245 7, Műszaki

Könyvkiadó, Budapest, 1985

[4] Dr. Gáti József: Hegesztési zsebkönyv, ISBN 978 963 04 8287 5, COKOM Kft.

Mérnökiroda, Miskolc, 2003

[5] Md. Ibrahim Khan: Welding Science and Technology, ISBN 978-81-224-2621-5,

2007

[6] ASM Handbook Volume 6: Welding, Brazing, and Soldering, ISBN 978-0-87170-

382-8, 1993

[7] K. Weman: Welding Processes Handbook (Second Edition), Chapter 11, ISBN:

978-0-85709-510-7, 2012

[8] Her-Yueh Huang and Kuang-Hung Tseng: Process Parameters in Resistance

Projection Welding for Optical Transmission Device Package, DOI:

10.1007/s11665-010-9677-2, 2009

[9] American Welding Society: Welding Handbook, Volume 2 - Welding Processes,

8th Edition, 1991, Chapter 17.

[10] American Welding Society: Welding Handbook, Volume 1 - Welding Science

and Technology, 9th Edition, Chapter 13.

[11] D. R. Milner, R. L. Apps, R. L. Apps, E. V. Beatson and D. R. Milner:

Introduction to Welding and Brazing, Chapter 4, ISBN: 978-0-08-013342-3

[12] K. G. Swift and J. D. Booker: Manufacturing Process Selection Handbook,

Chapter 11, ISBN: 978-0-08-099360-7, 2013

[13] M. Janota, H. Neumann: Share of spot welding and other joining methods in

automotive production, Welding in the World, 2008

- 63 -

[14] W.-F. Zhu, Z.-Q. Lin, X.-M. Lai, A.-H. Luo: Numerical analysis of projection

welding on auto-body sheet metal using a coupled finite element method, DOI

10.1007/s00170-004-2336-8, 2006

[15] Chris V. Nielsen, Wenqi Zhang, Paulo A. F. Martins, Niels Bay: Numerical and

experimental analysis of resistance projection welding of square nuts to sheets,

11th International Conference on Technology of Plasticity, 2014

[16] Dobosy Ádám, Dr. Gáspár Marcell Gyula, Dr. Török Imre: Az aggregátgyártás-

ban alkalmazott ellenállás-hegesztési technológiák felülvizsgálata, javaslat az

ellenőrzések módjára és gyakoriságára, Miskolc, 2017

- 64 -

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Ezúton szeretném köszönetemet és tiszteletemet kifejezni azon személyeknek,

akik segítségükkel hozzájárultak a szakdolgozatom elkészítéséhez.

Elsősorban a tervezésvezetőmnek Dobosy Ádámnak, illetve a konzulensemnek,

Dr. Török Imrének köszönném meg a segítségüket és a rám áldozott idejüket.

Köszönet illeti még a Dometic Zrt. munkatársait Kiss Zoltánt és Csipkés Istvánt,

akik nagyban hozzájárultak jelen dolgozat elkészüléséhez. Továbbá szeretném

köszönetemet kifejezni Polyák Péternek a makrovizsgálatok és a nyomáspróbák során

nyújtott segítségéért.

Végül, de nem utolsó sorban szeretném megköszönni a családomnak, akik a

szakdolgozatom készítése során és az egész egyetemi képzés alatt mindvégig

támogattak és segítettek engem.